一文看懂溫度傳感器的種類及優(yōu)缺點

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?！?/p>

接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，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(biāo)或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差。

常用的接觸式溫度傳感器有雙金屬溫度計、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。

非接觸式溫度傳感器　

非接觸式溫度傳感器與被測對象互不接觸，可用來測量運動物體、小目標(biāo)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?！?/p>

最常用的非接觸式溫度傳感器的工作原理是基于黑體輻射基本定律的輻射測溫法。

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。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。

其中紅外測溫傳感器是特別常見的一種。紅外傳感器接收到物體發(fā)出的能量后，通過其光學(xué)系統(tǒng)，可將紅外能量轉(zhuǎn)換成電信號，然后將其轉(zhuǎn)換為溫度值。

生活中常見四大溫度傳感器

溫度傳感器是最常用的傳感器之一，所有類型的設(shè)備都使用溫度傳感器，包括計算機，汽車，廚房用具，空調(diào)和家用恒溫器。

最常見的溫度傳感器主要分四種，包括熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器，其中IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。

4類常見溫度傳感器特性，來源：Digi-Key

在工業(yè)設(shè)施內(nèi)，90％以上甚至更多的溫度監(jiān)測都由熱電阻（RTD）和熱電偶（T/C）完成。

熱電偶：測溫范圍廣，便宜　

熱電偶由兩條不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起，組成回路。這個末端連接點被稱為Hot Junction（熱端），而金屬線連接的另一端叫冷端?！?/p>

當(dāng)我們對熱端加熱時，因為兩條金屬線材料不一樣（導(dǎo)熱性不一樣），所以冷端的溫度與熱端的溫度是不一樣的。當(dāng)熱端和冷端之間存在溫差時，回路中將產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩端點的溫度有關(guān)（熱電效應(yīng)）。把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。

熱電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，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，尤其最便宜。　

常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。

但缺點是精度不夠高，所以并不適合高精度的應(yīng)用。

熱敏電阻：體積小，響應(yīng)快

熱敏電阻是一種溫度傳感器件，由半導(dǎo)體制成，其電阻隨溫度而變化，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?！?/p>

熱敏電阻因為采用的是半導(dǎo)體，所以大多是負溫度系統(tǒng)，即阻值隨溫度增加而降低，而溫度小的變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器?！?/p>

但熱敏電阻線性度極差，表現(xiàn)出高度非線性電阻-溫度曲線。而這與與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系，所以制造商是給不出標(biāo)準化的熱敏電阻曲線的?！?/p>

熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)快，對自熱誤差極為敏感，精度較高，但需要使用電流源，測溫范圍較小，價格較貴。

RTD（電阻溫度探測器）：最精確、最穩(wěn)定

RTD與熱敏電阻類似，都是電阻隨溫度而變化，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。不同的是，熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成,而RTD則由金屬制成?！?/p>

RTD通常由鉑制成，所以RTD也叫鉑電阻，也有部分是由鎳或銅制成的。RTD可以采用許多不同的形狀，例如繞線，薄膜等。

RTD是最精確和最穩(wěn)定的溫度傳感器，它的線性度優(yōu)于熱偶和熱敏電阻。但RTD是最貴的溫度傳感器。因此RTD最適合對精度有嚴格要求，而速度和價格不太關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域。

IC型溫度傳感器：可直接讀數(shù)

IC型溫度傳感器（溫度集成電路）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。

電流傳感器(左)和電壓傳感器(右)　

溫度IC提供產(chǎn)生正比于溫度的易讀讀數(shù)方法，也很便宜，但缺點是會受到配置和速度限制，測溫范圍非常有限，存在自熱、不堅固和需要外電源的問題。

因為溫度IC需要有外電源，所以通常是嵌入在電路中而不用于探測。

審核編輯：湯梓紅

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