温度传感器

文章摘要： 温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。 温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。 由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下

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    温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。
    温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。
    由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。常用的测温传感器的种类与测温范围如下表所示。 温度传感器的种类与测温范围 测量原理 种类 测温范围（1℃） 特征 体积热膨胀 玻璃制水银温度计 -20—+350 不需要用电 玻璃制有机液体温度计 -100—+100 双金属温度计 0—+300 液体压力温度计 -200—+350 气体压力温度计 -250—+550 电阻变化 铜电阻 -50—+150 精度中等，价格低 铂电阻 -200—+600 精度高，价格贵 热敏电阻 低温-200—0 精度低，灵敏度高，价格最低 一般-50—+30 中温0—+700 热电效应 镍铬—考铜 0500(-200—+800) 测量范围宽，精度高，
需要冷端补偿 镍铬—镍硅 0800(-200—+1250) 铂铑₁₀—铂 200—1400(0—1700) 铂铑₃₀—铂铑 200—1500(100—1900) P—N结结电压变化 半导体二极管 -150—+150(Si) 灵敏度高，线性度好，
二极管一类价格低 晶体管特性变化 晶体管 150—+150 半导体集成电路 -40—+150 压电反应 石英晶体振荡器 -100—+200 可作标准使用 频率变化 SAW振荡元件 0—+200 光学变化 光学高温度计 900—+2000 非接触测量 热辐射 辐射源温度传感器 100—+2000 磁性变化 热铁素体 -80—+150 在特定温度下变化 Fe-Ni-Cu合金 0—350 电容变化 BaSrT₂O₃陶瓷 -270—+150 温度与电容是倒数关系 物质颜色 示温涂料 0—1300 检测温度不连续 液晶 0—100 颜色连续变化

    温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触，而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器，以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度（如慢速行使的火车的轴承温度，旋转着的水泥窑的温度）及热容量小的物体（如集成电路中的温度分布）。
    温度传感器的种类较多，我们介绍几种主要的温度传感器及应用电路。