【应用】1200℃！热电偶传感器助力更高温汽车排气温度测量

时间： 2018-04-03 来源：TT Electronics

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20世纪90年代初，为了保护环境，世界各地的立法者意识到要限制汽车排放的污染物，虽然汽油发动机的二氧化碳以及其他排放问题令人担忧，相对而言，柴油发动机的污染要更严重。尽管与10年之前相比，现在的柴油车要更清洁，但还有很多需要改进的地方，例如，让温度传感器可以直接在排气管（这是一个非常苛刻的环境）中测量。

一般柴油颗粒过滤器的再生过程中需要使用温度传感器，再生过程是一个内部燃烧过程，起始温度约为500℃，并且是在没有任何驱动介入的情况下进行的。由于放热性，化学反应过程的温度可高达700℃~800℃，能够将累积的烟灰烧尽。在此过程中，温度检测是非常重要的一个环节。

针对这类应用，从2015年开始，基于在温度传感器方面的长期经验以及大量的工程投资，TT Electronics公司推出的PT-200 热电偶传感器，如图1所示。PT-200是一款非常强大的温度传感器，基于一个无源电阻测量元件，能够在不同温度下响应不同的电阻值。该无源电阻测量元件采用铂作为电阻材料，在0℃时的标称电阻为200Ω。

图1 PT-200示意图

PT-200的内部结构如图2所示，其优势在于其坚固的设计，该器件封装在由特殊不锈钢制造的单片封闭管中，尖端采用无气泡填充，可确保电机振动不会影响传感器的使用寿命。另外，传感器可以从0°弯曲到120°，即使在排气管内以及周围恶劣环境条件下，该器件也能保证较长的使用寿命。

图2 PT-200的内部结构

TT Electronics公司一直致力于开发新一代高温传感器，目的是使其能够测量温度高达1200℃的车辆（如采用汽油发动机的车辆）。PT-200配有N型热电偶，能够将持续测量的信号发送至车辆控制电子设备。其中，热电偶是基于热电效应：当有两种不同的导体或半导体组成一个回路，并且两端相互连接时，只要两结点处的温度不同（即热端温度为T；冷端温度为T₀），则回路中将会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料以及两结点的温度有关，可以作为传感器信号进行处理。

PT-200传感器热电偶的尖端保护外壳采用深冲技术，由耐高温不锈钢制成，可以通过不同尺寸的联管螺母或空心螺钉连接到排气管。可在-40℃~1200℃的温度范围内进行测量，能够用于排气管的任何位置，工作示意图如图3所示。此外，对于涡轮增压汽车发动机而言，可以在涡轮增压器之前配置，用来测量排气管中的排气温度。

图3 传感器工作示意图

随着最新排放标准（EURO 6c）的推出，直喷式汽油发动机也必须配备汽油颗粒过滤器，虽然类似于柴油发动机中的颗粒过滤器，但对于传感器而言，需要在更高的温度下进行温度测量。针对这种应用，TT Electronics公司提出一种热电偶传感器解决方案，如图4所示，将两个传感器与一个电子单元结合在一起，不仅可以降低成本，还可以将传感器的公差控制在±1℃。

图4 双模块传感器

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如果天空不死 Lv7. 资深专家 2018-05-10

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