1、 开关型磁性温度传感器开关型磁性温度传感器三、迟滞（迟环三、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，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、材料的内存在不可避免的
2、缺陷，如轴承摩擦、间隙、紧固件松动、材料的内摩擦、积尘等。摩擦、积尘等。max0 x yyFSxFS 迟滞大小一般要由实验方法确定。用最大输出差值迟滞大小一般要由实验方法确定。用最大输出差值max对满对满量程输出的百分比表示量程输出的百分比表示:%100maxSFlye%1002maxSFlye式中式中max为正反行程输出值间的最大差值。为正反行程输出值间的最大差值。弹性元件弹性元件max0 x yyFSxFST ToT To常闭型常闭型常开型常开型 动作温度动作温度T0 特别定义：特别定义：开关型磁性温度传感器开关型磁性温度传感器热双金属温控元件热双金属温控元件;热能电阻温控元件热能电阻温控
3、元件;形状记忆合金控温元件等。形状记忆合金控温元件等。无时效变化无时效变化;可靠性高可靠性高;精度高精度高;体积小和成本低等。体积小和成本低等。利用软磁铁氧体材料利用软磁铁氧体材料的磁性能与温度的关系的磁性能与温度的关系,即磁导率即磁导率i在居里温度在居里温度Tc附近发生突变这个特性制作的各种控温元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。件是国际上近十多年才开发并迅速发展的控温元件。温度的测量与控制温度的测量与控制 仅以日本东北金属工业公司为例仅以日本东北金属工业公司为例,80年代中期其磁性温年代中期其磁性温敏开关敏开关(TRS)的产量已突破的产量已突
4、破7000万支万支,工作温度在工作温度在-40+150的范围内已系列化，每的范围内已系列化，每5为一间隔。为一间隔。TRS 应用广泛应用广泛,涉及工业和民用领域涉及工业和民用领域,例如电子食品贮藏例如电子食品贮藏罐罐,暖气设备暖气设备,热水保温设备、锅炉、电炉、煤气炉、空调热水保温设备、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。机、汽车冷却器、自动售货机、电冰箱、工业机械等。热敏铁氧体磁环热敏铁氧体磁环负载负载 日本电气日本电气东北金属东北金属一，开关型磁性温度传感器结构和工作原理一，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NNSS 簧片
5、开关NNSSN S soft ferriteN SN S soft ferriteN S soft ferriteN STTC 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。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
6、弹力使两簧片接触，干簧管接通。当热敏材料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。这是一种常闭常闭形形触点工作方式。热簧开关还有触点工作
7、方式。热簧开关还有常开型常开型（在居里温度以上闭合在居里温度以上闭合）及）及区域型区域型（在某个温度区域内闭合在某个温度区域内闭合）几种形式。无论哪一种工作形式，）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，簧片开关及特性是一种迟滞元件 主要技术指标主要技术指标 1，最大工作电流，最大工作电流 2，开关电压，开关电压 3，吸合安匝数（，吸合安匝数（30AN）4，释放安匝数（，释
8、放安匝数（8AN）AAN开关状态开关状态吸合吸合释放释放830吸合区吸合区保持区保持区 释放区释放区ONOFFA 足够的磁场强度；足够的磁场强度；较好的温度稳定性；较好的温度稳定性；一般铁氧体永磁居里温度高达一般铁氧体永磁居里温度高达400度以上。度以上。主要技术指标主要技术指标剩余磁通密度剩余磁通密度矫顽力矫顽力CHrB2，永磁材料及特性，永磁材料及特性3219126OFeBaOOBaFe钡系铁氧体钡系铁氧体锶系铁氧体锶系铁氧体321)()(OKFeCaOSrOxx 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
9、是巧妙地利用这种变化来达到检测，控制等功能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（传感器磁性材料通常希望在较低的温度范围内（200磁特性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表中所列的几种。种类种类材料材料热敏铁氧体热敏铁氧体热敏磁性液体热敏磁性液体热敏磁性薄膜热敏磁性薄膜MnZn系系，MnCu系系水基水基MnZn铁氧体铁氧体MnBi，CoP，GdIG热敏金属热敏金属结晶合金结晶合金非晶合金非晶合金FeNiCr，FeNiCrSi，FeNi
10、CrAl，NiCu系系FeNiCoSi，FeNiSiBRCo系合金（系合金（R为稀土元素）为稀土元素）3，低居里温度软磁铁氧体材料，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。其热敏铁氧体须具备稳定的，特定的居里温度。其iT曲线在居里曲线在居里点附近变化迅速，一般的热敏铁氧体点附近变化迅速，一般的热敏铁氧体i-T曲线如图所示。随着温度的曲线如图所示。随着温度的上升上升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，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。取图中急剧下降。取图中i为极大值的为极大值的80处所对应的温度为处所对应的温度为T1，
11、取，取i极极大值的大值的20处所对应的温度为处所对应的温度为T2，令，令T=T2-T2。要求。要求T值越小越值越小越好，好，T越小，控制越灵敏，越正确。通常要求越小，控制越灵敏，越正确。通常要求T=12。i10002000Tmax80%max20%1T2TT0C热敏铁氧体的结构及特性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：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
12、成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：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：ABABcANT 即正比于即正比于参加交换作用的磁性离子数参加交换作用的磁性离子数和和交换能交换能。所以，超交换。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。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铁氧体的居里温度铁氧体的居里温度编号编号成份成份烧结工艺烧结工
13、艺Tc（）T（）Fe2O3MnCO3ZnOTC1605027.122.913003h1571.0TC1605027.122.912803h1581.5TC1605027.122.913103h1562.0TC10050.123.126.813003h1031.0i204060801001200200400600800100012001400温度()0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25iT输出T0rT（一）动作温度（一）动作温度 ；（二）动作温度误差；（二）动作温度误差；（三）恢复温度（三）恢复温度 ；（四）迟滞温度（四）迟滞温度 ；（五）最大工作电压、电流。（五）最大工作
14、电压、电流。T00rTTrT二，开关型磁性温度传感器技术指标二，开关型磁性温度传感器技术指标TrToTVOEREVO开关元件开关元件常闭型磁性温度传感器输出形式常闭型磁性温度传感器输出形式REVO开关元件开关元件常开型磁性温度传感器输出形式常开型磁性温度传感器输出形式TrToTVoE这种温度传感器的迟滞定义为：这种温度传感器的迟滞定义为：动作温度与恢复温度之差。动作温度与恢复温度之差。表示成：表示成：Th=To-Tr水温传感器安装位置及作用水温传感器安装位置及作用作用：感应冷却水作用：感应冷却水温度，并将其变成电温度，并将其变成电信号传给信号传给ECUECU三、热敏铁氧体材料在生命科学中的应用
15、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肿瘤细胞的耐温性低于正常细胞56肿瘤细胞正常细胞耐受温度4146肿瘤区肿瘤区已注入已注入磁性微磁性微粒粒线圈线圈热敏磁性材料热敏磁性材料高频信号发生器高频信号发生器 热敏铁氧体材料热敏铁氧体材料cTT金属导体金属导体cTT 热敏铁氧体材料 金属导体cTT 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。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。料的居里温度时，铁氧体材料的作用和空气一样。
