1、溫度傳感器的四種類型及原理

溫度傳感器的四種類型及原理

溫度傳感器的四種類型及原理，傳感器也慢慢的在發(fā)展與完善，它具有一定的轉(zhuǎn)換能量的作用，在各行各業(yè)我們其實都能看到傳感器的身影，那么下面為大家分享溫度傳感器的四種類型及原理。

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1、接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測元件與被測對象之間可以良好的接觸。它通過傳導或者對流使之達到熱平衡狀態(tài),從而使溫度計的顯示數(shù)值能直接表示被測對象的溫度。

2、非接觸式溫度傳感器

非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸,這種傳感器一般用于測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速的對象的表面溫度,也可用于測量溫度場的溫度分布。

3、熱電阻溫度傳感器

熱電阻溫度傳感器是利用導體或者半導體的電阻值隨其溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器。對于不同導體(半導體)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。

4、熱電偶傳感器

熱電偶是由兩種不同成份的導體接合而成的回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢,這種現(xiàn)象叫做熱電效應,這種電動勢叫熱電勢。其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做測量端,另一端叫做補償端;

補償端與顯示儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢。不同材質(zhì)制作出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度也不相同。制作熱電偶的金屬材料必須具有很好的延展性,所以熱電偶測溫元件具有極快的響應速度,可以測量溫度快速變化的過程

溫度傳感器的四種類型及原理2

1、熱電偶的工作原理

當有兩種不同的導體和半導體 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(也稱參考端)或冷端，則回路中就有電流產(chǎn)生，如圖 2-1(a)所示，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。

與塞貝克有關(guān)的效應有兩個：其一，當有電流流過兩個不同導體的連 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；其二， 當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于 溫度梯度的方向)，稱為湯姆遜效應。

兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢 EAB(T，T0)是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導體或半導體在接觸處產(chǎn)生的電勢，此電勢與兩種導體或半導體的性質(zhì) 及在接觸點的溫度有關(guān)。

溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產(chǎn)生 的電勢，此電勢只與導體或半導體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)，而與導體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關(guān)。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集 中于接觸處端點的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。

當回路斷開時，在斷開處 a，b 之間便有一電動勢差△V，其極性和大小與回路中的熱電勢一致，如圖 2-1(b)所示。并規(guī)定在冷端，當電流由 A 流向 B 時，稱 A 為正極，B 為負極。實驗表明，當△V 很小時，△V 與△T 成正比關(guān)系。定義△V 對△T 的微分熱電勢為熱電勢率，又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導體的熱電特性和結(jié)點的溫度差。

目前，國際電工委員會（IEC）推薦了 8 種類型的熱電偶作為標準化熱電偶，即為 T 型、E 型、J 型、K 型、N 型、B 型、R 型和 S 型。

2、熱電阻的工作原理

導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，熱電阻的材料應具有以下特性：①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關(guān)系。②電阻率高，熱容量小，反應速度快。③材料的復現(xiàn)性和工藝性好，價格低。④在測溫范圍內(nèi)化學物理特性穩(wěn)定。目前，在工業(yè)中應用最廣的鉑和銅，并已制作成標準測溫熱電阻。

3、紅外溫度傳感器

在自然界中,當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內(nèi)部熱運動的存在,就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于 0、75～100μm 的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。

SMTIR9901/02 是荷蘭 Smartec Company 生產(chǎn)的一款現(xiàn)在市場上應用比較廣的紅外傳感器，它是基于熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上，底層上的高溫接點和低溫接點通過一層極薄的薄膜隔離它們的熱量，高溫接點上面的黑色吸收層將入射的放射線轉(zhuǎn)化為熱能，由熱電效應可知，輸出電壓與放射線是成比例的， 通常熱電堆是使用 BiSb 和 NiCr 作為熱電偶。此外，

SMT9902sil 內(nèi)部嵌入以 Ni1000 溫度傳感器和一小視角的硅濾片，使得測量溫度更加的準確。因為紅外輻射特性與溫度相關(guān)，可以使用不同的濾鏡來測量不同的溫度范圍。成熟的半導體工藝是產(chǎn)品小型化，低成本化。為了滿足某些應用，紅外傳感器開口視角可以設(shè)計成小至 7°。

4、模擬溫度傳感器

常見的模擬溫度傳感器有 LM3911、LM335、LM45、AD22103 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。

5、邏輯輸出型溫度傳感器

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。

LM56 是 NS 公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開關(guān)，內(nèi)置 1、25V 參考電壓輸出端。最大只能帶 50μA 的負載。電源電壓從 2、7~10V，工作電流最大 230μA，內(nèi)置傳感器的靈敏度為 6、2mV/℃，傳感器輸出電壓為 6、2mV/℃×T+395mV。

6、數(shù)字式溫度傳感器

它采用硅工藝生產(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。測量溫度范圍-45 到 130℃，故廣泛被用于高精度場合。

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一、溫度傳感器有哪幾種

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。

（一）按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。

1、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，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。

2、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、輻射法和比色法。

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。

（二）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。

1、熱電阻

熱敏電阻是用半導體材料，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。

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，將導致永久性的損壞。

2、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各種大氣環(huán)境，而且結(jié)實、價低，無需供電，也是最 便宜的。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用。

二、各種溫度傳感器工作原理

1、熱電偶傳感器工作原理

當有兩種不同的導體和半導體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。

與塞貝克有關(guān)的效應有兩個，其一，當有電流流過兩個不同導體的連接處時，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。其二，當有電流流過存在溫度梯度的導體時。導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向)，稱為湯姆遜效應，兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。

2、電阻傳感器工作原理

導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，熱電阻的材料應具有以下特性：

(1)、電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關(guān)系。

(2)、電阻率高，熱容量小，反應速度快。

(3)、材料的復現(xiàn)性和工藝性好，價格低。

(4)、在測溫范圍內(nèi)化學物理特性穩(wěn)定。

目前，在工業(yè)中應用最廣的鉑和銅，并已制作成標準測溫熱電阻。

3、紅外溫度傳感器原理

在自然界中，當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內(nèi)部熱運動的存在，就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于0、75～100μm的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。

2、簡單剖析幾個常見的溫度傳感器型號

【導讀】對于溫度傳感器來說，我們還是有一定了解的。簡單地說這個溫度傳感器就是能夠通過感受溫度來搜集數(shù)據(jù)，并且將這個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號來進行相應的傳輸。我們說溫度傳感器就是溫度測量儀表的最為關(guān)鍵和核心的部分且品種非常繁多。對于溫度傳感器型號來說我們可以按測量方式進行劃分，即接觸式和非接觸式。我們也可以按照傳感器的組成材料或者是電子元件特性來進行劃分，即熱電阻和熱電偶。本文著重的介紹我們常用的一些溫度傳感器型號，目的就在于讓我們在選擇相關(guān)產(chǎn)品的時候能夠有的放矢，得到想要的型號。

對于溫度傳感器型號的講解，我們還是要從溫度傳感器本身講起。一般的我們說溫度傳感器對所在的環(huán)境溫度有一個相當精準的測量，在應用上被廣泛的應用在農(nóng)業(yè)或者工業(yè)、車間以及庫房等相關(guān)場所。溫度傳感器不同感溫元件不同型號都有很多，下面我們將詳細的介紹一些國內(nèi)比較常用的溫度傳感器型號。

溫度傳感器

我們可以按照感溫元件來劃分成鉑熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器這三個大類。對于鉑熱電阻溫度傳感器來說，它的鉑熱電阻就是通過鉑絲電阻值根據(jù)溫度的變化而產(chǎn)生變化。依照0℃時的電阻值R(℃)的大小分我們可以劃分為10歐姆和100歐姆等，所進行測溫的范圍就是為-200~850℃。

溫度傳感器

采取PT100鉑熱電阻當感溫元件的型號的有鎧裝式、插座式等。另外我們的可測溫度范圍就是在-200攝氏度到150攝氏度，-50攝氏度到850度。這個可以應用在溫度誤差小的行業(yè)或精密儀器儀表行業(yè)上。

溫度傳感器

對于熱電偶溫度傳感器就是另一個溫度傳感器型號，這個儀器利用兩根不同金屬材料進行焊接。一旦溫度發(fā)生改變那么兩端都會產(chǎn)生不同電勢，然后就可以利用電勢變化來顯示出溫度變化。可測溫度最高可以到2300度，在高溫段比較精準。

溫度傳感器型號

熱敏電阻一般就是利用金屬氧化物陶瓷組成，可以說它是低成本靈敏度最高的溫度傳感器。相關(guān)的測溫范圍一般在-50到200度左右，這個溫度傳感器型號，是相當多的家用電器都會使用的一種。因為它的體積小而且響應時間快。此外低廉的價格也使得這種傳感器型號得到了廣泛的應用。

上面我們簡單的介紹了幾個常見的濕度傳感器型號，在具體應用上我們選擇哪個，這就要靠我們根據(jù)實際情況來進行選擇了。不同的型號的性能、特點還有要求也是不一樣的，在這里就不贅述了。希望這篇文章能夠給你帶來參考價值。

3、什么是溫度傳感器？

我們把能感受溫度并能夠轉(zhuǎn)換成輸出信號的傳感器叫做溫度傳感器，比如我們?nèi)粘Ｉ铋_空調(diào)等里面就有溫度傳感器用來提供溫度傳感功能。

我們常見的主要分成電阻傳感和熱電偶傳感兩大類。初中物理中主要涉及的是電阻傳感，主要有四種：1.熱電阻；2.正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；3.負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；4.臨界溫度熱敏電阻（CTR）。

4、感溫頭的種類

大分類是接觸式，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。

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。

一、室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同，但溫度特性基本一致。

二、排氣溫度傳感器：排氣溫度傳感器用于測量壓縮機頂部的排氣溫度，常數(shù)B值為3950K±3%，基準電阻為90℃對應電阻5KΩ±3%。

三、模塊溫度傳感器：模塊溫度傳感器用于測量變頻模塊（IGBT或IPM）的溫度，目前用的感溫頭的型號是602F-3500F，基準電阻為25℃ 對應電阻6KΩ±1%。

幾個典型溫度的對應阻值分別是：-10℃→（25.897—28.623）KΩ，0℃→（16.3248— 17.7164）KΩ;50℃→（2.3262—2.5153）KΩ;90℃→（0.6671—0.7565）KΩ。

1、熱電偶傳感器工作原理

當有兩種不同的導體和半導體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。與塞貝克有關(guān)的效應有兩個：其一，當有電流流過兩個不同導體的連接處時，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。

其二，當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向)，稱為湯姆遜效應。兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。

2、電阻傳感器工作原理

導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，熱電阻的材料應具有以下特性：

(1)、電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關(guān)系。

(2)、電阻率高，熱容量小，反應速度快。

(3)、材料的復現(xiàn)性和工藝性好，價格低。

(4)、在測溫范圍內(nèi)化學物理特性穩(wěn)定。

目前，在工業(yè)中應用最廣的鉑和銅，并已制作成標準測溫熱電阻。

3、紅外溫度傳感器

在自然界中，當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內(nèi)部熱運動的存在,就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于0.75～100μm的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。