序言

溫度是反應(yīng)物體冷熱狀態(tài)的參數(shù)，它與人們的生活密切相關(guān)，過高或者過低的溫度會(huì)給人體帶來不適，嚴(yán)重者甚至?xí){到生命。因此，對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)十分重要。古時(shí)候人們就已經(jīng)為檢測(cè)溫度做出了努力，“水瓶”亦可稱“冰瓶”是古代人們用于監(jiān)測(cè)溫度的工具，通過觀察瓶中水的狀態(tài)變化判斷溫度的變化。隨著科技的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的要求也越來越高，現(xiàn)如今，溫度傳感器作為監(jiān)測(cè)溫度的重要手段之一，為人民的生活帶來了極大的方便。本文就主要從類型、原理、特點(diǎn)及應(yīng)用這四個(gè)方面來論述溫度傳感器。

01丨溫度傳感器

許多人可能聽過溫度傳感器，知道它是測(cè)量溫度的，但具體的定義并不清楚。溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器品種繁多，主要分為四類，分別是熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、電阻溫度檢測(cè)器以及IC溫度傳感器，其中IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種。溫度的測(cè)量及控制對(duì)提高工作效率、保證生產(chǎn)品質(zhì)以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

由于溫度傳感器是通過感知物體隨溫度變化而某種特性發(fā)生變化測(cè)得的，因而能當(dāng)作溫度傳感器的材料有很多，如電阻的阻值可以隨著溫度的變化而變化，物質(zhì)的熱脹冷縮等，因而隨著科技的發(fā)展，越來越多的溫度傳感器會(huì)不斷出現(xiàn)在人們的身邊。下面我們主要介紹四大類溫度傳感器。

02丨熱電偶傳感器

兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，熱電勢(shì)EAB(T，T0)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)合成的。接觸電勢(shì)是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢(shì)，此電勢(shì)與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)。熱電偶測(cè)溫度的基本原理是當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路，其相互連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端，另一端溫度為TO，稱為自由端，則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系可以求得溫度。

圖1  熱電偶傳感器

熱電偶傳感器裝配簡單，更換方便，是壓簧式感溫元件，抗震性好。它的測(cè)量范圍大，一般是-200℃~1300℃，特殊情況下最低測(cè)量溫度可達(dá)-270℃，最高測(cè)量溫度達(dá)2800℃。除此之外，熱電偶傳感器機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性好，制作工藝簡單，價(jià)格便宜，在許多領(lǐng)域都能見識(shí)到它的身影。

根據(jù)熱電偶傳感器的特性要求熱電偶的材料溫度測(cè)量范圍廣，溫度線性度好，測(cè)量準(zhǔn)確度高，輸出熱電動(dòng)勢(shì)大，熱電性能穩(wěn)定，物理化學(xué)性能好，不蒸發(fā)抗氧化等等。我國標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶有六種，分別是銅-康銅，鎳鉻-考銅，鎳鉻-鎳硅，鎳鉻-鎳鋁，鉑銠10-鉑，鉑銠30-鉑銠6。

03丨熱敏電阻傳感器

熱敏電阻是敏感元件的一類，熱敏電阻的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，與一般的固定電阻不同，屬于可變電阻的一類，廣泛應(yīng)用于各種電子元器件中。不同于電阻溫度計(jì)使用純金屬，在熱敏電阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。正溫度系數(shù)熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的精度，通常是-90℃?130℃。

圖2  熱敏電阻傳感器

熱敏電阻的主要特點(diǎn)是靈敏度高，電阻溫度系數(shù)比金屬大十倍以上，工作范圍廣，目前最高能測(cè)2000℃，最低能測(cè)-273℃。且熱敏電阻體積小，使用方便，易加工成復(fù)雜形狀，可大批量生產(chǎn)。

04丨電阻溫度檢測(cè)器

一種物質(zhì)材料做成的電阻,它會(huì)隨溫度的上升而改變電阻值,如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻系數(shù),如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

電阻式溫度檢測(cè)器是最準(zhǔn)確的溫度傳感器之一，它不僅提供良好的精度，也提供了出色的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。大多OMEGA的標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度檢測(cè)器都符合DIN-IEC B類標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，電阻溫度檢測(cè)器還相對(duì)防止電氣噪聲，因此非常適合在工業(yè)環(huán)境中的溫度測(cè)量，特別是在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)及其他高壓設(shè)備的周圍使用。