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温度传感器是一种可以感测温度并将其转换为可用输出信号的传感器。 温度传感器是温度测量仪表的核心部件，品种繁多。 按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 根据传感器材料和电子元器件的特点，可分为热电阻和热电偶两种。

接触

接触式温度传感器的检测部分与被测物体接触良好，又称温度计。

温度计通过传导或对流实现热平衡，使温度计的指示值能直接代表被测物体的温度。

非接触式

其敏感元件不与被测物体接触，又称非接触式温度测量仪表。 本仪器可用于测量运动物体、小型目标和热容量小或温度变化较快（瞬态）的物体的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。

最常用的非接触式温度计是根据黑体辐射的基本定律，称为辐射温度计。

非接触式测温的优点：测量上限不受感温元件的耐温能力限制，因此原则上对最高可测温度没有限制。 对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方式。 随着红外技术的发展，辐射测温逐渐从可见光扩展到红外线，并已在700℃以下到室温的高分辨率应用。

工作准则

根据金属膨胀原理设计的传感器

当环境温度发生变化时，金属会发生相应的延伸，因此传感器可以以不同的方式发出这种响应信号。

双金属传感器

双金属板是由两块膨胀系数不同的金属片贴合而成。 随着温度的变化，材料 A 比另一种金属膨胀得更多，导致金属板弯曲。 弯曲的曲率可以转换成输出信号。

双金属棒管传感器

随着温度升高，金属管（材料A）的长度增加，而不膨胀的钢棒（金属B）的长度不增加，因此金属管的线性膨胀可以通过位置的变化。 反过来，这种线性扩展可以转化为输出信号。

液体和气体的变形曲线设计传感器

当温度发生变化时，液体和气体也会产生相应的体积变化。

各种类型的结构都可以将这种膨胀变化转化为位置变化，从而产生位置变化输出（电位器、传感偏置、挡板等）。

电阻传感

随着金属温度的变化，其电阻值也发生变化。

对于不同的金属，温度每变化1度，电阻值变化不同，可直接将电阻值作为输出信号。

电阻变化有两种类型

正温度系数

温度升高 = 电阻增加

较低的温度 = 较低的电阻

负温度系数

温度升高 = 电阻降低

温度降低=电阻增加

热电偶传感

热电偶由两根不同材料的金属线组成，金属线的两端焊接在一起。 然后测量非加热部分的环境温度，可以准确知道加热点的温度。 由于它必须有两种不同材料的导体，所以称为热电偶。 不同材料制成的热电偶在不同的温度范围内使用，其灵敏度也不同。 热电偶的灵敏度是指加热点温度每变化1℃时输出电位差的变化。 对于金属材料支持的大多数热电偶，该值介于 5 到 40 微伏/°C 之间。

由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的厚度无关，因此也可以用很薄的材料制成温度传感器。 同样由于用于制造热电偶的金属材料具有良好的延展性，这种微小的温度测量元件具有非常高的响应速度，可以测量快速变化的过程。

选择方法

要想进行可靠的温度测量，首先需要选择正确的温度仪表，即温度传感器。 其中，热电偶、热敏电阻、铂电阻温度计（RTD）和温度IC是测试中最常用的温度传感器。

下面介绍一下热电偶和热敏电阻温度仪表的特点。

1.热电偶

热电偶是温度测量中最常用的温度传感器。 其主要优点是温度范围广，适应各种大气环境，

而且强，价格低，不用电源，最便宜。 热电偶由两根连接在一端的不同金属线（金属 A 和金属 B）组成。 当热电偶的一端被加热时，热电偶电路中会产生电位差。 温度可以从测得的电位差计算出来。

然而，电压和温度之间存在非线性关系。 由于温度是电压与温度的非线性关系，因此需要对参考温度（Tref）进行二次测量，利用测试设备软件或硬件在仪器内部进行电压-温度转换，最后将热电偶获得温度（Tx）。 Agilent34970A 和 34980A 数据采集器都具有内置的测量计算能力。

总之，热电偶是最简单、用途最广的温度传感器，但热电偶不适合高精度测量和应用。

2.热敏电阻

热敏电阻由半导体材料制成，大部分具有负温度系数，即电阻值随温度升高而减小。温度

温度变化会引起较大的电阻变化，因此是最灵敏的温度传感器。 但热敏电阻的线性度极差，与生产工艺有很大关系。 制造商不提供标准化的热敏电阻曲线。

热敏电阻非常小，可以快速响应温度变化。 但热敏电阻需要一个电流源，而且它的小尺寸使其对自热误差极为敏感。

热敏电阻在两条线路上测量绝对温度，精度较好，但比热电偶贵，可测量的温度范围也比热电偶小。 常用的热敏电阻在 25°C 时的阻值为 5kΩ，温度每变化 1°C 会引起 200Ω 的阻值变化。 请注意，10Ω 引线电阻仅导致可忽略不计的 0.05°C 误差。 它是需要快速灵敏的温度测量的电流控制应用的理想选择。 小尺寸有利于有空间要求的应用，但必须注意防止自热错误。

热敏电阻也有自己的测量技巧。 热敏电阻体积小的优点是它可以快速稳定而不会引起热负载。 但它也很弱，大电流会导致自热。 由于热敏电阻是一种电阻性器件，任何电流源都会因穿过它的电源产生热量。 功率等于电流的平方与电阻的乘积。 所以使用小电流源。 如果热敏电阻暴露在高温下，将导致永久性损坏。

通过对两款温度仪表的介绍，希望对大家的工作和学习有所帮助。

笔记

1、被测物体温度是否需要记录、报警和自动控制，是否需要远程测量和传输；

2、温度测量范围的大小和精度要求；

3、测温元件尺寸是否合适；

4、当被测物体温度随时间变化时，测温元件的滞后是否能满足测温要求；

5、被测对象的环境条件是否损坏了测温元件；

6、价格有保障，使用是否方便。

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