1　　名詞解釋

　　溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。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，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。

　　?

2　　簡介

　　溫度傳感器是早開發(fā)，應(yīng)用廣的一類傳感器。溫度傳感器的*大大超過了其他的傳感器。  從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

　　溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個領(lǐng)域中，也為人們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。

　　溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。

　　功能和特點(diǎn)

　　1，檢定K、E、J、N、B、S、R、T等多種型號的工作用熱電偶

　　2，檢定Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻，玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)

　　3，多路低電勢自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，寄生電勢≤0.4μV

　　4，控制1-4臺高溫爐

　　5，溫場測試：可進(jìn)行檢定爐、油槽、水槽、低溫恒溫槽的溫場測試

　　6，線制轉(zhuǎn)換：可進(jìn)行二線制、三線制、四線制電阻檢定

　　7，軟件具有比對實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)、溫場實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)功能

　　軟件平臺：

　　8，在Windows2000/XP以上平臺，全中文界面，標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng)，方便快捷?？蓪?shí)現(xiàn)：

　　a）設(shè)備自檢、查線

　　b）屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV

　　c）檢測數(shù)據(jù)自動采集

　　d）自動生成符合要求的檢定記錄

　　e）自動保存檢定結(jié)果，且不可人工更改

　　f）查詢各種熱電偶、熱電阻分度表及其它幫助

　　g）熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數(shù)據(jù)、控溫曲線查詢 統(tǒng)計(jì)及計(jì)量的智能化管理功能

3　　類型判定

　　首先，必須選擇傳感器結(jié)構(gòu)，使敏感元件規(guī)定測量時(shí)間之內(nèi)達(dá)到所測流體或被測表面溫度。溫度傳感器輸出僅僅敏感元件溫度。實(shí) 際上，要確保傳感器指示溫度即所測對象溫度，常常很困難。

　　容器中流體溫度般用熱電偶或熱電阻探頭測量，但當(dāng)整系統(tǒng)使用壽命比探頭預(yù)計(jì)使用壽命長得多時(shí)，或者預(yù)計(jì)會相當(dāng)頻繁拆卸出探頭以校準(zhǔn)或 維修卻能容器上開口時(shí)，容器壁上安裝性熱電偶套管。用熱電偶套管會顯著延長測量時(shí)間常數(shù)。當(dāng)溫度變化很慢且熱導(dǎo)誤差很小時(shí)，熱電 偶套管會影響測量度，但如果溫度變化很迅速，敏感元件跟蹤上溫度迅速變化，且導(dǎo)熱誤差又能增加時(shí)，測量度就會受到影響。因此 要權(quán)衡考慮維修性和測量精度這兩因素。

　　熱電偶或熱電阻探頭全部材料都應(yīng)與能和它們接觸流體適應(yīng)。使用裸露元件探頭時(shí)，必須考慮與所測流體接觸各部件材料（敏感元件、連接引 線、支撐物、局部保護(hù)罩等）適應(yīng)性，使用熱電偶套管時(shí)，只需要考慮套管材料。

　　電阻式熱敏元件浸入液位變送器體及多數(shù)氣體時(shí)，通常密封，至少要涂層，裸露電阻元件能浸入導(dǎo)電或污染流體中，當(dāng)需要其快速響應(yīng)時(shí)，將 它們用于干燥空氣和限幾種氣體及某些液位變送器體中。電阻元件如用停滯或慢速流動流體中，通常需某種殼體罩住以進(jìn)行機(jī)械保護(hù)。

　　當(dāng)管子、導(dǎo)管或容器能開口或禁止開口，因能使用探頭或熱電偶套管時(shí)，通過外壁鉗夾或固定表面溫度傳感器方法進(jìn)和測量。確保合理測量精 度，傳感器必須與環(huán)境大氣熱隔離并與熱輻射源隔離，且必須通過傳感器適當(dāng)設(shè)計(jì)與安裝使壁對敏感元件熱傳導(dǎo)達(dá)到到佳狀態(tài)。

4　　工作原理

　　溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是早開發(fā)，應(yīng)用廣的一類傳感器。溫度傳感器的*大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

　　兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一起，對這個連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí)，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間。

　　熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測溫元件有*的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。

　　溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個領(lǐng)域中，也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。

　　溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。

　　接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計(jì)。

　　溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)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(jì)也可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運(yùn)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，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著低溫技術(shù)在*、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。

　　非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運(yùn)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。[1]

　　光纖溫度傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，待測參數(shù)溫度與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位等）發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號光。再經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。

　　光纖溫度傳感器種類很多，但概括起來按其工作原理可分為功能型和傳輸型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光纖的各種特性（相位、偏振、強(qiáng)度等）隨溫度變換的特點(diǎn)，進(jìn)行溫度測定。這類傳感器盡管具有傳、感合一的特點(diǎn)，但也增加了增敏和去敏的困難。傳輸型光纖溫度傳感器的光纖只是起到光信號傳輸?shù)淖饔?，以避開測溫區(qū)域復(fù)雜的環(huán)境。對待測對象的調(diào)制功能是靠其他物理性質(zhì)的敏感元件來實(shí)現(xiàn)的。這類傳感器由于存在光纖與傳感頭的光耦合問題，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且對機(jī)械振動之類的干擾比較敏感。[3]

5　　挑選方法

　　如果要進(jìn)行可靠的溫度測量，首先就需要選擇正確的溫度儀表，也就是溫度傳感器。其中熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻（RTD）和溫度IC都是測試中常用的溫度傳感器。

　　以下是對熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點(diǎn)介紹。

　　1、熱電偶

　　熱電偶是溫度測量中常用的溫度傳感器。其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(shí)、價(jià)低，無需供電，也是便宜的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線（金屬A和金屬B）構(gòu)成，當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí)，熱電偶電路中就有電勢差?？捎脺y量的電勢差來計(jì)算溫度。

　　不過，電壓和溫度間是非線性關(guān)系，溫度由于電壓和溫度是非線性關(guān)系，因此需要為參考溫度（Tref）作第二次測量，并利用測試設(shè)備軟件或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換，以終獲得熱偶溫度（Tx）。Agilent34970A和34980A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測量了運(yùn)算能力。

　　簡而言之，熱電偶是簡單和通用的溫度傳感器，但熱電偶并不適合高精度的的測量和應(yīng)用。

　　2、熱敏電阻

　　熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料， 大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。  溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。

　　熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。

　　熱敏電阻在兩條線上測量的是溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可測溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。

　　熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn)，它能很快穩(wěn)定，不會造成熱負(fù)載。不過也因此很不結(jié)實(shí)，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致性的損壞。

　　通過對兩種溫度儀表的介紹，希望對大家工作學(xué)習(xí)有所幫助。