温度传感器广泛应用于现代汽车发动机、自动变速器和空调等系统,用于测量发动机的却液温度、进气温度、自动变速器油温度、空调系统环境温度、室内温度等,是发动机燃油喷射、自动变速器换挡、离合器锁定、油压控制以及自动控制的重要信号。 汽车上的温度传感器因车型的差异,检测的目的和范围也不大一样,那么其数量、使用的类型也有差异。目前温度传感器有绕组电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体一极管式、金属芯式和热电偶式等。实际应用在汽车上的温度传感器主要有热敏电阻式、金属测温电阻式、热电偶式三种类型。这三种典型的温度传感器的主要特点见表3-1。
1.热敏电阻式温度传感器。
热敏电阻是用陶瓷半导体材料与其他的金属氧化物按适当的比例混合后高温烧结而制成的温度系数很大的电阻体。在工作范围内,按陶瓷半导体与温度的特性关系可分为三种:第种,负温度系数热敏电阻(NTC),其电阻随温度升高而减少;第二种,正温度系数热敏电阻(PTC),其电阻随温度升高而按指数函数增加;第三种,临界温度系数热敏电阻(CRT),其电阻随温度升高而按指数函数减少。在汽车上常见的有前两种。
2.热电偶式温度传感器。
热电偶式温度传感器是根据热电效应(温差电动势效应)制成的,即将两种不同材料的金属黏合在一起,如图3-1所示,在A、B间产生温度差△TAB时,两点间会出现一个电位差△UAB,即A、B两点间的电位差仅仅取决于其温度差的大小。测量时,将其中的一端置于恒温箱中,另一端置于被测物中,被测物温度变化造成电位差的变化。电位差△UAB的变化实际上反映的是被测物温度的变化。
3.金属测温电阻式温度传感器。
金属测温电阻式温度传感器是以金属元件作为检测元件的传感器,要求材料的电阻温度系数、物理化学性能稳定且其自身的电阻率较大。金属铂和铜符合这一要求,成为较理想的、常用的热电阻材料。其中因为铂在很宽的温度范围内能保持良好的性能,所以得到了广泛的应用;而铜虽然仅适用于-50~150℃,但其测温精度高,稳定性好,且易加工,较为经济。
另外,还要提到的有热敏铁氧体式温度传感器和应用在老式化油器式发动机上的石蜡式以及双金属片式气体温度传感器,其中石蜡式温度传感器是利用石蜡的低温固态、高温液态、体积膨胀推动活塞运动,从而开、关阀门的原理制成的;双金属片式温度传感器则是利用线胀系数不同的两种金属黏合后,在高温时,由于两种金属的线胀系数不同,使得双金属片向膨胀量小一方弯曲的特性制成的可关闭阀门。
