電阻式溫度傳感器原理：幾種常用溫度傳感器工作原理以及測溫原理分析
用來測量溫度的傳感器種類很多，其工作原理與測溫原理也都不相同。今天就和大家分析幾種常用的溫度傳感器工作原理以及測溫原理。
熱電偶傳感器
工作原理：當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結(jié)點處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為TO，稱為自由端或冷端，則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個：其一，當(dāng)有電流流過兩個不同導(dǎo)體的連接處時，此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向)，稱為珀爾帖效應(yīng)；其二，當(dāng)有電流流過存在溫度梯度的導(dǎo)體時，導(dǎo)體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向)，稱為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。
測溫原理：兩種不同成分的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表連接，顯示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢，通過查詢熱電偶分度表，即可得到被測介質(zhì)溫度。當(dāng)熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差。可用測量的電勢差來計算溫度。
熱偶電路圖(左)和熱偶電壓— 溫度曲線例子(右)
熱敏電阻傳感器
工作原理：導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其阻值推算出被測物體的溫度，利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性：電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系；電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快；材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價格低；在測溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。
測溫原理：熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。
熱敏電阻電路圖
目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料，大多為負溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。
熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。
熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度，有較好的精度，但它比熱偶貴，可測溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的0.05℃誤差。它非常適合需要進行快速和靈敏溫度測量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。
數(shù)字式溫度傳感器
工作原理：數(shù)字式溫度傳感器采用硅工藝生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器，其采用PTAT結(jié)構(gòu)，這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有精確的，與溫度相關(guān)的良好輸出特性。PTAT的輸出通過占空比比較器調(diào)制成數(shù)字信號，占空比與溫度的關(guān)系如下式：DC=0.32 0.0047*t，t為攝氏度。輸出數(shù)字信號故與微處理器MCU兼容，通過處理器的高頻采樣可算出輸出電壓方波信號的占空比，即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝，分辨率優(yōu)于0.005K。
測溫原理：將敏感元件、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器等集成在一個芯片上，直接輸出反應(yīng)被測溫度的數(shù)字信號，使用方便，但響應(yīng)速度較慢（100ms數(shù)量級）。
如溫度IC，溫度集成電路(IC)是一種數(shù)字溫度傳感器，它有非常線性的電壓∕電流—溫度關(guān)系。有些IC傳感器甚至有代表溫度、并能被微處理器直接讀出的數(shù)字輸出形式。有兩類具有如下溫度關(guān)系的溫度IC：電壓IC: 10 mV/K；電流IC: 1μA/K。
電流傳感器(左)和電壓傳感器(右)
非接觸式的溫度傳感器
工作原理：非接觸式溫度傳感器由于和被測量介質(zhì)不直接發(fā)生接觸，所以不用考慮被接觸介質(zhì)的一些自身物理特性,另外，非接觸式溫度傳感器受空間局限性較小。對于一些距離較遠不易接觸到的被測量目標可以遠距離測量溫度。
邏輯輸出型溫度傳感器
工作原理：設(shè)定一個溫度范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報警信號，啟動或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備，此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
模擬溫度傳感器
工作原理：常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD電壓輸出型、AD590電流輸出型。AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為3~30V，輸出電流223μA（-50℃）~423μA（ 150℃），靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時，R兩端的電壓可作為輸出電壓。注意R的阻值不能取得太大，以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可達到1km以上。作為一種高阻電流源，最高可達20MΩ，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。
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溫度傳感器
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本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項目
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。
溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
中文名
溫度傳感器
外文名
temperature transducer
開始時間
17世紀初
主要類型
熱電偶、熱敏電阻等
目錄
1
主要分類
?
接觸式
?
非接觸式
2
工作原理
?
電阻傳感
?
熱電偶傳感
3
挑選方法
4
選用注意
5
檢定裝置
6
安裝使用
7
發(fā)展狀況
8
主要用途
9
應(yīng)用領(lǐng)域
溫度傳感器主要分類
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語音
溫度傳感器接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。
溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內(nèi)，溫度計也可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著低溫技術(shù)在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學(xué)溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。
溫度傳感器非接觸式
它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。
最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫方法只能測出對應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。如欲測定物體的真實溫度，則必須進行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測量。在自動化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測量是相當(dāng)困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實測溫度進行相應(yīng)的修正，最終可得到被測表面的真實溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質(zhì)達到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進行修正而得到介質(zhì)的真實溫度。
非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，輻射測溫 逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。
溫度傳感器工作原理
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金屬膨脹原理設(shè)計的傳感器金屬在環(huán)境溫度變化后會產(chǎn)生一個相應(yīng)的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應(yīng)進行信號轉(zhuǎn)換。雙金屬片式傳感器
溫度傳感器
雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。雙金屬桿和金屬管傳感器隨著溫度升高，金屬管（材料A）長度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。液體和氣體的變形曲線設(shè)計的傳感器在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化。多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化，這樣產(chǎn)生位置的變化輸出（電位計、感應(yīng)偏差、擋流板等等）。
溫度傳感器電阻傳感
金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。對于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。電阻共有兩種變化類型正溫度系數(shù)溫度升高=阻值增加溫度降低=阻值減少負溫度系數(shù)溫度升高=阻值減少
熱電阻
溫度降低=阻值增加
溫度傳感器熱電偶傳感
熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間。
[1]
熱電偶
由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關(guān)，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。
溫度傳感器挑選方法
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如果要進行可靠的溫度測量，首先就需要選擇正確的溫度儀表，也就是溫度傳感器。其中熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻(RTD)和溫度IC都是測試中最常用的溫度傳感器。以下是對熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點介紹。1、熱電偶
熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境，而且結(jié)實、價低，無需供電，也是最便宜的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成，當(dāng)熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差?？捎脺y量的電勢差來計算溫度。不過，電壓和溫度間是非線性關(guān)系，溫度由于電壓和溫度是非線性關(guān)系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測量，并利用測試設(shè)備軟件或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx)。AgilentA和A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測量了運算能力。簡而言之，熱電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱電偶并不適合高精度的的測量和應(yīng)用。2、熱敏電阻
溫度傳感器（圖6）
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料， 大多為負溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可測溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進行快速和靈敏溫度測量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優(yōu)點，它能很快穩(wěn)定，不會造成熱負載。不過也因此很不結(jié)實，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致永久性的損壞。通過對兩種溫度儀表的介紹，希望對大家工作學(xué)習(xí)有所幫助。
溫度傳感器選用注意
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溫度傳感器（圖7）
1、被測對象的溫度是否需記錄、報警和自動控制，是否需要遠距離測量和傳送；2、測溫范圍的大小和精度要求；3、測溫元件大小是否適當(dāng)；4、在被測對象溫度隨時間變化的場合，測溫元件的滯后能否適應(yīng)測溫要求；5、被測對象的環(huán)境條件對測溫元件是否有損害；6、價格如保，使用是否方便。
溫度傳感器檢定裝置
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溫度傳感器檢定規(guī)程：
溫度傳感器（圖8）
1、《JJG229-2010工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》2、《JJG833-2007標準組鉑銠10-鉑熱電偶檢定規(guī)程》3、《JJG141-2000工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》4、《JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》5、《JJG368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程》溫度傳感器檢定標準技術(shù)及指標：1、測量準確度：0.01級;分辨率0.1uV和0.1mΩ；2、掃描開關(guān)寄生電勢：≤0.4μV；
溫度傳感器（圖9）
3、溫度范圍： 水槽：(室溫+5~95)℃ 油槽：(95 ~ 300)℃ 低溫恒溫槽：(-80 ~ 100)℃ 高溫爐：(300~1200)℃；4、控溫穩(wěn)定度：優(yōu)于0.01℃/10min(油槽、水槽、低溫恒溫槽);0.2℃/min(管式檢定爐)；5、總不確定度：熱電偶檢定，測量不確定度優(yōu)于0.7℃，重復(fù)性誤差<0.25℃;熱電阻檢定測量不確定度優(yōu)于50mk，重復(fù)性誤差<10mk；6、檢定數(shù)量：一次可同時檢熱電偶(1-8)支，一次可同時檢同線制熱電阻(1-7)支；7、工作電源：AC220V±10%，50Hz，并有良好保護接地；8、高溫爐功率：約2KW；9、恒溫槽功率：約2KW；10、微機測控系統(tǒng)功率：<500。溫度傳感器檢定裝置功能和特點：1、檢定K、E、J、N、B、S、R、T等多種型號的工作用熱電偶；
溫度傳感器（圖10）
2、檢定Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻，玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計；3、多路低電勢自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，寄生電勢≤0.4μV；4、控制1-4臺高溫爐；5、溫場測試：可進行檢定爐、油槽、水槽、低溫恒溫槽的溫場測試；6、線制轉(zhuǎn)換：可進行二線制、三線制、四線制電阻檢定；7、軟件具有比對實驗、重復(fù)性實驗、溫場實驗等相關(guān)實驗功能；8、在Windows2000/XP以上平臺，全中文界面，標準Windows操作系統(tǒng)，方便快捷?？蓪崿F(xiàn)：1）設(shè)備自檢、查線；2）屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV；3）檢測數(shù)據(jù)自動采集；4）自動生成符合要求的檢定記錄；5）自動保存檢定結(jié)果，且不可人工更改；6）查詢各種熱電偶、熱電阻分度表及其它幫助；7）熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數(shù)據(jù)、控溫曲線查詢 統(tǒng)計及計量的智能化管理功能。
溫度傳感器安裝使用
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溫度傳感器在安裝和使用時，應(yīng)當(dāng)注意以下事項方可保證最佳測量效果：1、安裝不當(dāng)引入的誤差
溫度傳感器（圖11）
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度等，換句話說，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護管直徑的8～10倍;熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃;熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強磁場和強電場，所以不應(yīng)把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了，保護管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達上百度。3、熱惰性引入的誤差
溫度傳感器（圖12）
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。為了準確的測量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時間常數(shù)小的熱電偶。時間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時校正及更換。4、熱阻誤差高溫時，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。
溫度傳感器發(fā)展狀況
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溫度傳感器（圖13）
近年來，我國工業(yè)現(xiàn)代化的進程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長，帶動了傳感器市場的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而可以進行溫度精確測量與自動控制的半導(dǎo)體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測量與控制、溫度補償、流速、流量和風(fēng)速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來汽車電子、消費電子行業(yè)的快速增長帶動了我國溫度傳感器需求的快速增長。
溫度傳感器主要用途
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溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個很重要而普遍的測量參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進國民經(jīng)濟的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位，約占50%。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新型溫度傳感器還會不斷涌現(xiàn)。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用。溫度傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測介質(zhì)保持熱接觸，使兩者進行充分的熱交換而達到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測介質(zhì)接觸，而是通過被測介質(zhì)的熱輻射或?qū)α鱾鞯綔囟葌鞲衅?，以達到測溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這種測溫方法的主要特點是可以測量運動狀態(tài)物質(zhì)的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉(zhuǎn)著的水泥窯的溫度）及熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布）。
溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域
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溫度傳感器
[2]
是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀相繼 開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不 加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度 也各不相同。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關(guān)
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冷卻液溫度傳感器的作用及故障現(xiàn)象 ONE
作為汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器是為發(fā)動機模塊ECM提供各種重要信息的信號輸入端，如果傳感器出現(xiàn)異?；蚴У裙收?，ECM將無法接收或接收到錯誤的信息而對發(fā)動機的控制造成嚴重后果。因此，對電控發(fā)動機的傳感器進行正確的故障診斷意義重大。下面我們會重點介紹電控汽油發(fā)動...
2020-06-131
麥科信Micsig
深圳麥科信儀器官方帳號
汽車冷卻液溫度傳感器信號汽修示波器測量
發(fā)動機冷卻液溫度傳感器又稱為水溫傳感器，其傳感器器件一般是安裝在發(fā)動機缸體、缸蓋的水套或者節(jié)溫器內(nèi)并伸入水套中。冷卻液溫度傳感器其作用是用于檢測發(fā)動機冷卻液的溫度，發(fā)動機電子控制元件ECU根據(jù)該信號對噴射時間、點火時刻、怠速轉(zhuǎn)速等進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，同時也會作為其他控制系統(tǒng)如控...
2021-01-111
創(chuàng)作者3957
深圳唯修匯科技有限公司
空調(diào)溫度傳感器可以隨便替換？聽聽專家怎么說
無論是家用空調(diào)還是中央空調(diào)，空調(diào)溫度傳感器都是非常關(guān)鍵的部件，空調(diào)機組的很多軟性故障，都是由溫度傳感器導(dǎo)致。了解空調(diào)溫度傳感器對空調(diào)維修非常重要，空調(diào)溫度傳感器的關(guān)鍵問題解釋如下：空調(diào)溫度傳感器實際是負溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度高阻值小，溫度低阻值高。不同品牌的空調(diào)采用的溫度傳...
2018-08-220
科技知訊匯
記錄互聯(lián)網(wǎng)的點點滴滴
關(guān)于溫度傳感器，你知道哪些屬于溫度傳感器嗎？
溫度傳感器對于環(huán)境溫度的測量非常準確，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、車間、庫房等場所。對于溫度傳感器的種類非常多，不同的感溫元件不同的型號，可以從廠家產(chǎn)品手冊中獲知，下面將溫度傳感器的類型簡介如下：通過感溫元件來分類可以大致分成鉑熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感...
2020-03-130
電子設(shè)計圈
專注高科技領(lǐng)域傳統(tǒng)PR、Social Media十余年
艾邁斯半導(dǎo)體創(chuàng)新推出全球最高精度的數(shù)字溫度傳感器
· AS6221是一套完整的溫度傳感器系統(tǒng)，測量精度可達±0.09°C，性能優(yōu)于市場上同類的數(shù)字溫度傳感器芯片· 借助該傳感器，健康狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)更精準的人體/皮膚溫度測量性能· 采用微型封裝，尺寸僅為1.5mm x 1mm·...
2020-12-030
參考資料
1.
傳感器設(shè)計原理
．西伯爾[引用日期2013-10-24]
2.
溫度傳感器在傳感器中的應(yīng)用
．溫度傳感器[引用日期2013-06-07]
電阻式溫度傳感器原理：溫度傳感器的工作原理解析
描述
溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
溫度傳感器工作原理：
金屬膨脹原理設(shè)計的傳感器
金屬在環(huán)境溫度變化后會產(chǎn)生一個相應(yīng)的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應(yīng)進行信號轉(zhuǎn)換。
雙金屬片式傳感器
雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。
雙金屬桿和金屬管傳感器
隨著溫度升高，金屬管（材料A）長度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。
液體和氣體的變形曲線設(shè)計的傳感器
在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化。
多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化，這樣產(chǎn)生位置的變化輸出（電位計、感應(yīng)偏差、擋流板等等）。
電阻傳感器
金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。
對于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。
電阻共有兩種變化類型
正溫度系數(shù)
溫度升高=阻值增加
溫度降低=阻值減少
負溫度系數(shù)
溫度升高=阻值減少
溫度降低=阻值增加
熱電偶傳感器
熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間。
由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關(guān)，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。
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電阻式溫度傳感器原理：熱敏電阻溫度傳感器原理
熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。
熱敏電阻是熱電阻的一種，所以說，原理都是溫度引起電阻變化。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。
熱敏電阻溫度傳感器的工作原理：
熱敏電阻是一種傳感器電阻，熱敏電阻的電阻值，隨著溫度的變化而改變，與一般的固定電阻不同。金屬的電阻值隨植度的升高而增大，但半導(dǎo)體則相反，它的電阻值隨溫度的升高而急劇減小，并呈現(xiàn)非線性。在溫度變化相同時，熱敏電阻器的阻值變化約為鉛熱電阻的10倍，因此可以說，熱敏電阻器對溫度的變化特別敏感。半導(dǎo)體的這種溫度特性。是因為半導(dǎo)體的導(dǎo)電方式是載流子（電子、空穴）導(dǎo)電。由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠比金屬中的自由電子少得多，所以它的電阻率很大。隨著溫度的升高，半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目就會增多，故半導(dǎo)體導(dǎo)電率就增加，它的電阻率也就降低了。
熱敏電阻溫度傳感器正是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的熱敏元件。它是由某些金屬氧化物按不同的配方制成的。在一定的溫度范圍內(nèi)，根據(jù)測量熱敏電阻阻值的變化，便可知被測介質(zhì)的溫度變化。
