第二章
溫度傳感器

第一節(jié)　概述

溫度傳感器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車，有冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、自動(dòng)變速器油溫傳感器、排氣溫度傳感器等，用在發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油噴射、自動(dòng)變速器換擋、離合器鎖定和空調(diào)系統(tǒng)中，用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度、室內(nèi)溫度等，為發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓控制以及自動(dòng)控制提供重要依據(jù)。

溫度傳感器在工業(yè)自動(dòng)化上有著廣泛的用途，常用的溫度傳感器有熱電阻式、熱電偶式、熱敏鐵氧體式、晶體管型、集成型5種。

熱電阻式溫度傳感器是根據(jù)熱電阻效應(yīng)制成的傳感器，熱電阻效應(yīng)指的是物質(zhì)的電阻率隨其本身溫度的變化而變化。熱電阻按材料分為金屬熱電阻和熱敏電阻。

若以金屬元件作為檢測(cè)元件來(lái)制作傳感器，則要求材料的電阻溫度系數(shù)盡可能大、物理化學(xué)性能穩(wěn)定且其自身的電阻率較大，這樣就使得鉑和銅金屬成為較理想的、常用的熱電阻材料。其中，鉑在很寬的溫度范圍內(nèi)都能保持良好的特性，因此得到了廣泛的應(yīng)用；銅雖然僅適用于-50～150℃，但其測(cè)溫精度高，穩(wěn)定性好，且易加工，價(jià)格便宜。

熱敏電阻則是用陶瓷半導(dǎo)體材料與其他的金屬氧化物按適當(dāng)?shù)谋壤旌虾螅?jīng)高溫?zé)Y(jié)而制成的溫度系數(shù)很大的電阻體，在工作范圍內(nèi)，按陶瓷半導(dǎo)體與溫度的特性關(guān)系可分為3種類型：第一種是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC，其電阻值隨溫度的升高而減小；第二種是正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC，其電阻值隨溫度的升高而呈指數(shù)規(guī)律增加；第三種是臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CRT，其電阻值隨溫度的升高而呈指數(shù)規(guī)律減小。

熱電偶式溫度傳感器是根據(jù)熱電效應(yīng)制成的，即將兩個(gè)不同材料的金屬黏合在一起，如圖2-1所示，在A、B間產(chǎn)生溫度差ΔTAB時(shí)，兩點(diǎn)間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電位差ΔUAB，A、B兩點(diǎn)間的電位差僅取決于其溫度差，測(cè)量時(shí)，將其中的一端置于恒溫箱中，另一端置于被測(cè)物中，被測(cè)物溫度變化時(shí)，ΔUAB也將發(fā)生變化，這樣ΔUAB的變化實(shí)際上就是被測(cè)物溫度變化的反映。

圖2-1　熱電效應(yīng)原理圖

熱敏鐵氧體式溫度傳感器實(shí)際上是一種開關(guān)式傳感器，制成熱敏鐵氧體式溫度傳感器的材料具有強(qiáng)磁性，此材料的環(huán)境溫度超過某一溫度時(shí)，其磁性急劇變化，從而形成不同的磁場(chǎng)，使傳感器的舌簧開關(guān)導(dǎo)通或斷開，進(jìn)而形成電路的通斷。

目前在汽車上應(yīng)用的主要有熱敏電阻式溫度傳感器、熱電偶式溫度傳感器、熱敏鐵氧體式溫度傳感器，其中又以熱敏電阻式溫度傳感器應(yīng)用最為廣泛，如安裝在冷卻液管路上的冷卻液溫度傳感器，安裝在風(fēng)窗玻璃底下及前保險(xiǎn)杠內(nèi)的車內(nèi)外溫度傳感器，安裝在空氣流量傳感器內(nèi)、濾清器內(nèi)、進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣導(dǎo)管內(nèi)的進(jìn)氣溫度傳感器，安裝在空調(diào)蒸發(fā)器片上的蒸發(fā)器出口溫度傳感器，安裝在三元催化轉(zhuǎn)化器上的排氣溫度傳感器，安裝在排氣再循環(huán)（EGR）進(jìn)氣道上的EGR檢測(cè)溫度傳感器，安裝在變速器液壓閥體上的變速器油溫傳感器等。熱電偶式溫度傳感器由于熱電位差不高，在汽車上應(yīng)用較少，主要用于排氣系統(tǒng)中排氣溫度的確定。熱敏鐵氧體式溫度傳感器在汽車上主要用于控制散熱器的冷卻風(fēng)扇。

此外還要提到的就是兩種應(yīng)用在老式化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)上的石蠟式氣體溫度傳感器及雙金屬片式氣體溫度傳感器。其中石蠟式氣體溫度傳感器是利用石蠟的低溫固態(tài)、高溫液態(tài)，體積膨脹推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而打開關(guān)閉閥門的原理制成的。而雙金屬片式氣體溫度傳感器則是利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬黏合后，高溫時(shí)，兩種金屬的膨脹系數(shù)不同，使雙金屬片向膨脹量小的一方彎曲的特性制成的可關(guān)閉閥門。