溫度傳感器的常用種類
發(fā)布時間：2020-09-01瀏覽次數(shù)：3514返回列表
溫度是與人類的生活、工作關(guān)系*為密切的物理量。溫度傳感器是把非電量溫度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它的種類很多，常用的有熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器等。
1.熱電阻
金屬熱電阻傳感器也稱為熱電阻傳感器，是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的。一般的熱電阻傳感器由熱電阻、連接導(dǎo)線顯示儀表組成。熱電阻廣泛用來測量?220～850℃范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測量至1K（?272℃），高溫可測量至1000℃。金屬熱電阻大都由純金屬材料制成，目前主要采用的材料是鉑和銅，也有用錳、銠、碳等材料制作熱電阻的。
（1）鉑熱電阻
鉑熱電阻的特點是測溫精度高、穩(wěn)定性好，是制造熱電阻的*好材料。鉑熱電阻的應(yīng)用范圍為?200～850℃。
因為鉑材料價格昂貴，因此一般工程測量中多采用銅作為熱電阻材料。銅的*大優(yōu)點是價格低廉，易于提純，在?50～150℃的范圍內(nèi)，溫度特性的線性較好。其缺點是銅的電阻率僅為鉑的幾分之一，因此，銅熱電阻所用材料細(xì)而且長，機械強度較差，熱慣性較大，在溫度高于100℃以上或在侵蝕性介質(zhì)中使用時，易氧化，穩(wěn)定性較差。因此，銅熱電阻只能用于測量精度要求不高且溫度不高（100℃以下）及無侵蝕性的介質(zhì)中。
（2）熱敏電阻
半導(dǎo)體熱敏電阻簡稱熱敏電阻，是一種新型的半導(dǎo)體測溫元件，熱敏電阻是利用某些金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。熱敏電阻可分為3種類型，即正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻以及在某一特定溫度下電阻值會發(fā)生突變的臨界溫度電阻器（CTR）。目前使用較多的熱敏電阻是NTC型熱敏電阻。熱敏電阻與金屬熱電阻比有以下幾點不同。
① 熱敏電阻的溫度系數(shù)值遠(yuǎn)大于金屬熱電阻，所以半導(dǎo)體溫度計的靈敏度很高。
② 同溫度情況下，熱敏電阻阻值遠(yuǎn)大于金屬熱電阻。所以連接導(dǎo)線電阻對測量誤差的影響極小，適用于遠(yuǎn)距離測量。
③ 熱敏電阻溫度曲線非線性相當(dāng)嚴(yán)重，所以其測量溫度范圍遠(yuǎn)小于金屬熱電阻，一般在?50～300℃。
④ 半導(dǎo)體熱敏電阻的性能不夠穩(wěn)定、互換性差、精度較低，這是它的主要缺點。
2.熱電偶
熱電偶的原理基于熱電效應(yīng)。當(dāng)A、B兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個閉合電路時，若兩接點T、T0的溫度不同，則在該電路中會產(chǎn)生電動勢并形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，該電動勢稱為熱電動勢。圖中的兩個接點，一個稱為測量端T，或稱為熱端；另一個稱為參考端T0，也稱為冷端。熱電偶就是利用上述的熱電效應(yīng)來測量溫度的。
實驗證明：熱電動勢與熱電偶兩端的溫度差成比例。
按結(jié)構(gòu)形式不同，熱電偶通常分為普通熱電偶、鎧裝式熱電偶和薄膜熱電偶3類。
（1）普通熱電偶
普通熱電偶應(yīng)用于工業(yè)上測量液體、氣體等介質(zhì)的溫度。它一般由熱電偶絲、絕緣套管、保護套管和接線盒組成，實驗室使用時可以不用保護套管，以減小熱慣性。
（2）鎧裝式熱電偶
鎧裝式熱電偶是由熱電偶絲、絕緣材料、金屬套管三者組合成一體的具有特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶。它可以做得很細(xì)很長，可以彎曲。根據(jù)熱端形狀的不同，它又可分為多種結(jié)構(gòu)形式，不同的結(jié)構(gòu)形式，響應(yīng)時間和應(yīng)用場合及特點不同。這類熱電偶的突出優(yōu)點是可小型化、使用方便、使用壽命長、熱慣性小。此外，這類傳感器還具有強度高、耐壓、耐振動和耐沖擊等優(yōu)點，并可根據(jù)需要制成不同長度，*長可達100m。
（3）薄膜熱電偶
薄膜熱電偶是用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上，上面再蒸鍍一層二氧化硅作為絕緣和保護層，形成薄膜狀熱電偶，其熱接點極薄（0.01～0.1μm），因此特別適用于快速測量物體壁面的溫度。安裝時用黏合劑將它黏結(jié)在被測物體壁面上即可。
3.集成溫度傳感器
它是把感溫元件（多為PN結(jié)）與有關(guān)的電子線路集成在很小的硅片上封裝而成的。由于PN結(jié)不能耐高溫，所以集成溫度傳感器通常只能測量 150℃以下的溫度，典型的工作溫度范圍是?50～150℃。集成溫度傳感器具有體積小、線性好、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點，所以應(yīng)用十分廣泛。
集成溫度傳感器按輸出電量不同可分為電壓型、電流型和頻率型幾類。電壓型傳感器的優(yōu)點是直接輸出電壓，且輸出阻抗低，易于與信號處理電路相連接。電流型傳感器的輸出阻抗極高，因此可以簡單地使用雙股絞線傳輸數(shù)百米遠(yuǎn)，而不必考慮傳輸導(dǎo)線的電阻，特別適合于遠(yuǎn)距離晶密溫度遙感和遙測。頻率輸出型傳感器除了具有與電流輸出型傳感器相似的優(yōu)點外，還便于與微型計算機連接。
