1、光纖溫度傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

光纖溫度傳感器的結(jié)構(gòu)原理有很多種。其基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖。

光纖溫度傳感器，是一類利用在光線在光線中傳輸時(shí)，光的振幅、相位、頻率、偏振態(tài)等隨光纖溫度變化而變化的原理制作的傳感器。

光纖溫度傳感器一般分為兩類：一類是光導(dǎo)纖維只起到傳輸光的作用，必須在光纖端面加裝其它敏感元件才能構(gòu)成新型傳感器的傳輸型傳感器；另一類是利用光導(dǎo)纖維本身具有的某種敏感功能而使光纖起測量溫度的作用，屬于功能型，光纖既感知信息，又傳輸信息。

傳輸型傳感器：

根據(jù)幾何光學(xué)理論（參照上圖），當(dāng)光線以某—較小的入射角，由折射率為n1的光密物質(zhì)射向折射率為n2的光疏物質(zhì)，則一部分入射光以折射角折射入光疏物質(zhì)，其余部分以角度反射回光密物質(zhì)。 當(dāng)光線的入射角θ1增大到某一角度θc時(shí)，透射入光疏物質(zhì)的折射光則沿界面?zhèn)鞑?，?dāng)入射角θ1>θc時(shí)，光線不會(huì)透過其界面，而全部反射到光密物質(zhì)內(nèi)部，也就是說光被全反射。根據(jù)這個(gè)原理（參照下圖），只要使光線射入光纖端面的光與光軸的夾角θ0小于一定值，則入射到光纖纖芯和包層界面的φ1角就滿足大于臨界角的條件，光線就射不出光纖的纖芯。光線在纖芯和包層的界面上不斷地產(chǎn)生全反射而向前傳播，光就能從光纖的一端以光速傳播到另一端，這就是光纖傳光的基本原理。

從光纖的傳輸原理可知，在特定條件下，光在光纖中不是沿著纖芯傳遞的，而是反復(fù)折射傳遞的。

這時(shí)纖芯、包層的密度，射入纖芯的外來光線都可以影響光在纖芯中傳輸?shù)恼穹?、相位、頻率、偏振態(tài)。而功能型的光纖傳感器就是利用溫度和這種影響的關(guān)系，做出的傳感器。

例如：干涉式光纖溫度傳感器：（如下圖 ）來自激光器的光束被波導(dǎo)分成兩路，分別經(jīng)過 L1 和 L2 兩條光纖后，在輸出端重新合成。當(dāng)溫度變化時(shí)，兩束光由于相位不同而發(fā)生干涉，干涉產(chǎn)生的光強(qiáng)按正弦規(guī)律周期性變化并與長度差 L2-L2 成正比 通過干涉式溫度傳感器光強(qiáng)的檢測，可達(dá)到檢測溫度的目的。

2、進(jìn)氣溫度傳感器的結(jié)構(gòu)？

一、概述

該傳感器用于監(jiān)測進(jìn)氣歧管的壓力(或壓力與溫度) ECU利用其輸出信號(hào)結(jié)合轉(zhuǎn)速信號(hào)確定進(jìn)氣空氣密度與質(zhì)量DS-S-TF為進(jìn)氣壓力與溫度傳感器同時(shí)可監(jiān)測進(jìn)氣溫度。

二、原理

進(jìn)氣歧管壓力傳感元件由一個(gè)厚度僅幾個(gè)微米的硅芯片組成硅芯片上蝕刻出一片含有4個(gè)壓電電阻的壓力膜片，這4個(gè)壓電電阻組成惠斯頓電橋硅芯片的一側(cè)為一個(gè)封閉的接近真空的參考空間背面承受著通過接管引入的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力。

進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力使硅芯片連同壓電電阻發(fā)生機(jī)械變形，使其阻值改變惠斯頓電橋失去平衡，經(jīng)硅芯片上的電路處理后形成與壓力成線性的電壓信號(hào)，輸出DS-S-TF則另集成了一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻作為溫度傳感器。

三、引腳

DS-S有3個(gè)引腳 分別為+5V輸入 地和信號(hào)輸出；

DS-S-TF則增加了一組NTC溫度電阻引腳。

四、特性參數(shù)

壓力范圍：20~115kPa 對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)最高至250kPa；

供電電壓：5.0 0.5V；

重量：約18g或27g；

抗震穩(wěn)定性：諧波250m/s2 峰值600m/s2；

吸收電流：典型值9mA；

20時(shí)電阻：2.5K 5%；

工作溫度范圍：-40~+125；

響應(yīng)時(shí)間：典型值0.2ms；

測量精度：1.5%。

五、特點(diǎn)

1、采用微型機(jī)械式結(jié)構(gòu)，測量靈敏度高、成本低。

2、外殼堅(jiān)固、重量輕巧、安裝方便。

3、對(duì)進(jìn)氣歧管空間占用小，便于布置。

4.處理電路與傳感元件在同一基底上確保信號(hào)可靠地傳送處理電路具有信號(hào)放大、溫度補(bǔ)償及特性曲線調(diào)節(jié)等功能。

六、注意

1、安裝時(shí)，先摸上潤滑油輕輕壓入，再按規(guī)定要求擰緊螺釘。

2、對(duì)螺釘扭矩有較高要求，應(yīng)小心操作。

3、長期使用由于進(jìn)氣中塵垢的堵塞或污燃可能引起傳感器失效，應(yīng)經(jīng)常注意檢查空氣濾清器工作是否正常。

4、壓力接管應(yīng)向下傾斜安裝 與豎直方向的夾角為0~60 以確保冷凝水不會(huì)進(jìn)入壓敏元件。

七、檢測提示

進(jìn)氣歧管壓力傳感器正常工作時(shí)，通過轉(zhuǎn)接器引出信號(hào)，利用萬用表測量其信號(hào)輸出應(yīng)為0~5V范圍內(nèi)連續(xù)變化的電壓。

3、冷卻液溫度傳感器的結(jié)構(gòu)是什么？

冷卻液溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)電阻計(jì)NTC，內(nèi)部是由一個(gè)半導(dǎo)體熱敏電阻構(gòu)成，它具有負(fù)溫度系數(shù)NTC。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度逐漸升高時(shí)，熱敏電阻的阻值將逐漸下降，相反則增大，結(jié)果發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度發(fā)生變化時(shí)傳感器的輸出電壓也相應(yīng)變化。

冷卻液溫度傳感器的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫，給電子扇繼電器一個(gè)信號(hào)，讓它接通電子扇電路而工作，而電子扇有低速擋和高速擋，發(fā)動(dòng)機(jī)熱，電子扇就轉(zhuǎn)快些，就是開高擋。壞了，電子扇會(huì)一直轉(zhuǎn)，維持在一種轉(zhuǎn)動(dòng)狀況(低速擋)，所以很容易水溫就高，嚴(yán)重的時(shí)候就會(huì)散熱不良，水溫警告燈亮。

ECU搜不到冷卻液溫度傳感器的正常信號(hào)時(shí)，為維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU便執(zhí)行安全保險(xiǎn)功能。這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU取其存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的冷卻液溫度代用值(80℃～90℃)作為冷卻液溫度值。

4、溫度傳感器的結(jié)構(gòu)是絕緣 還是 能導(dǎo)電到電器外殼的？

溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

1.溫度傳感器熱電阻測溫原理及材料

溫度傳感器熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。如Omega公司的PT100溫度傳感器，就包含一個(gè)100歐姆的鉑金電阻溫度探頭。

2.溫度傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)

(1)精通型溫度傳感器熱電阻工業(yè)常用溫度傳感器熱電阻感溫元件(電阻體)從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的，因此，溫度傳感器熱電阻的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響一般采用三線制或四線制.

(2)鎧裝溫度傳感器熱電阻鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達(dá)φmm。

與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小;②機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊;③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。

(3)端面溫度傳感器熱電阻端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

(4)隔爆型溫度傳感器熱電阻隔爆型溫度傳感器熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超爆炸。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于Bla~B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。

3.溫度傳感器熱電阻測溫系統(tǒng)的組成

溫度傳感器熱電阻測溫系統(tǒng)一般由溫度傳感器熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：

①溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致

②為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。