开关型磁性温度传感器08级待用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,开关型磁性温度传感器,三、迟滞（迟环,）,迟滞（或称迟环）特性表明传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输出输入特性曲线不重合的程度。也就是说，对应于同一大小的输入信号，传感器正反行程的输出信号大小不相等，这就是迟滞现象。产生这种现象的主要原因是传感器机械部分存在不可避免的缺陷，如轴承摩擦、间隙、紧固件松动、材料的内摩擦、积尘等。,max,0,x,y,y,FS,x,FS,迟滞大小一般要由实验方法确定。用最大输出差值,max,对满量程输出的百分比表示,:,式中,max,为正反行程输出值间的最大差值。,弹性元件,max,0,x,y,y,FS,x,FS,T To,T To,常闭型,常开型,动作温度,T,0,特别定义：,开关型磁性温度传感器,热双金属温控元件,;,热能电阻温控元件,;,形状记忆合金控温元件等。,无时效变化,;,可靠性高,;,精度高,;,体积小和成本低等。,利用软磁铁氧体材料,的磁性能与温度的关系,即磁导率,i,在居里温度,Tc,附近发生突变这个特性制作的各种控温元件是国际上近十多年才开发并迅速发展的控温元件。,温度的测量与控制,仅以日本东北金属工业公司为例,80,年代中期其磁性温敏开关,(TRS),的产量已突破,7000,万支,工作温度在,-40,+150,的范围内已系列化，每,5,为一间隔。,TRS,应用广泛,涉及工业和民用领域,例如电子食品贮藏罐,暖气设备,热水保温设备、锅炉、电炉、煤气炉、空调机、汽车冷却器、自动售货机、电冰箱、工业机械等。,热敏铁氧体磁环,负载,日本电气,东北金属,一，开关型磁性温度传感器结构和工作原理,永磁铁氧体材料,热敏铁氧体材料,N,N,S,S,簧片开关,N,N,S,S,N,S,soft ferrite,N,S,N,S,soft ferrite,N,S,soft ferrite,N,S,TT,C,这种传感器是一种使用非常广泛的器件，其结构如图所示。中间是一支干簧开关。,1,、,2,分别是热敏磁环和永磁环。当环境温度低于热敏磁环的居里温度时，热敏磁环导磁，磁力线通过热敏材料与簧片开关的二簧片形成一个回路，使两簧片带磁且极性相反，异性相吸的吸力克服簧片弹力使两簧片接触，干簧管接通。当热敏材料周围温度超过居里温度时，热敏磁环不导磁，两永磁环的磁力线不能集中与簧片形成回路。簧片上少量磁力线各自形成回路，簧片由于弹力而张开，干簧管开路。当周围温度低于居里温度时，热敏磁性材料又导磁，干簧管又导通，如此反复循环下去。这是一种,常闭形,触点工作方式。热簧开关还有,常开型,（,在居里温度以上闭合,）及,区域型,（,在某个温度区域内闭合,）几种形式。无论哪一种工作形式，它们都是由铁氧体饱和磁通密度随温度的变化产生的漏磁通来控制触点周围的磁通量的。热簧开关在国外已形成系列产品,。,1,，簧片开关及特性,是一种迟滞元件,主要技术指标,1,，最大工作电流,2,，开关电压,3,，吸合安匝数（,30AN,）,4,，释放安匝数（,8AN,）,AN,开关状态,吸合,释放,8,30,吸合区,保持区,释放区,ON,OFF,足够的磁场强度；,较好的温度稳定性；,一般铁氧体永磁居里温度高达,400,度以上。,主要技术指标,剩余磁通密度,矫顽力,2,，永磁材料及特性,钡系铁氧体,锶系铁氧体,通常人们总是希望磁性材料具有很好的温度稳定性。而传感器使用的磁性材料正是巧妙地利用这种变化来达到检测，控制等功能,.,传感器磁性材料通常希望在较低的温度范围内（,200,磁特性有较明显的变比，因此目前适用于传感器的磁性材料基本上只限于表中所列的几种,。,种类,材料,热敏铁氧体,热敏磁性液体,热敏磁性薄膜,Mn,Zn,系,，,M,n,Cu,系,水基,Mn,Zn,铁氧体,MnBi,，,CoP,，,GdIG,热敏金属,结晶合金,非晶合金,FeNiCr,，,FeNiCrSi,，,FeNiCrAl,，,NiCu,系,FeNiCoSi,，,FeNiSiB,R,Co,系合金（,R,为稀土元素）,3,，低居里温度软磁铁氧体材料,热敏铁氧体须具备稳定的，特定的居里温度。其,i,T,曲线在居里点附近变化迅速，一般的热敏铁氧体,i,-T,曲线如图所示。随着温度的上升,i,逐步升高，在达到居里温度前出现极大值，达到居里温度时，,i,急剧下降。取图中,i,为极大值的,80,处所对应的温度为,T,1,，取,i,极大值的,20,处所对应的温度为,T,2,，令,T =T,2,-T,2,。要求,T,值越小越好，,T,越小，控制越灵敏，越正确。通常要求,T=12,。,T,0,C,热敏铁氧体的结构及特性,居里温度,铁氧体的居里温度是指当温度升高到某一温度点时，铁氧体材料从亚铁磁性状态转变为顺磁性状态时的临界温度。其物理意义为：当温度升高到居里点时，热骚动能大到足以破坏超交换作用所造成的离子磁矩的平行排列，使离子磁矩处于混乱状态，即。因此铁氧体的居里温度的高低取决于超交换力的强弱，居里温度可以表示为：,即正比于,参加交换作用的磁性离子数,和,交换能,。所以，超交换作用越强，参与交换作用的离子数目越多，居里温度就越高。,MnZn,铁氧体的居里温度,编号,成份,烧结工艺,T,c,（,）,T,（,）,Fe,2,O,3,MnCO,3,ZnO,TC160,50,27.1,22.9,13003h,157,1.0,TC160,50,27.1,22.9,12803h,158,1.5,TC160,50,27.1,22.9,13103h,156,2.0,TC100,50.1,23.1,26.8,13003h,103,1.0,20,40,60,80,100,120,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,温度,(),0.00,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,T,输出,T,0,（一）动作温度 ；,（二）动作温度误差；,（三）恢复温度 ；,（四）迟滞温度 ；,（五）最大工作电压、电流。,T,0,二，开关型磁性温度传感器技术指标,T,r,To,T,V,O,E,R,E,V,O,开关元件,常闭型磁性温度传感器输出形式,R,E,V,O,开关元件,常开型磁性温度传感器输出形式,T,r,T,o,T,V,o,E,这种温度传感器的迟滞定义为：,动作温度与恢复温度之差。,表示成：,T,h,= To-,T,r,水温传感器安装位置及作用,作用：感应冷却水温度，并将其变成电信号传给,ECU,三、热敏铁氧体材料在生命科学中的应用,肿瘤细胞的耐温性低于正常细胞,5,6,肿瘤细胞,正常细胞,耐受温度,41,46,肿瘤区已注入磁性微粒,线圈,热敏磁性材料,高频信号发生器,热敏铁氧体材料,金属导体,热敏铁氧体材料,金属导体,铁氧体材料内变化的磁通，在金属导体中产生变化的交流电流。从而产生热，使铁氧体材料的温度升高。当温度升高到铁氧体材料的居里温度时，铁氧体材料的作用和空气一样。,