温度传感器基础知识大全

1、温度传感器基础知识大全温度传感器使用在多种应用中，例如食品加工、HVAC 环境控制、医疗装置、化学处理与汽车引擎盖内部监控（如冷却液、进气孔、汽缸头温度等）。温度传感器能测量温度，确保流程维持在特定范围内，以便安全执行应用；或者也可确保在处理极高温度、危险或无法触及的测量点时符合法定规定。温度传感器分为两种主要类型：接触式和非接触式。接触式感测器包括热电偶和热敏电阻，在量测时会接触受测物体；非接触式感测器则会量测热源所释放的温度辐射，藉此判定其温度。 非接触式感测器能从远方测量温度，通常用於危险环境中。一温度传感器类型1.热电偶热电偶（TC）是一对由两种不同金属所制成的接面所组成。其中一个接面

2、代表基准温度，另一个则是测得温度。运作方式是温度差异会产生电压（席贝克效应，受温度影响）然彳麦此电压会转换成温度读数。TC成本低廉、坚固可靠、无需电池，并且能用於宽广的温度范围，因此受到采用。热电偶能在高达 2,750。C 下达到良好效能，甚至能在高达3,000和低至-250 CF短暂维持运作。热电偶的优势与难题：? 量测值为自身温度。? 物体的温度必须经过推定，且使用者必须确保热电偶之间无热流动。?长期使用彳麦容易发生温度读数错误。原因为何？ 线路的绝缘层受潮或受热导致失效，或是受到环境中的化学物质、核子辐射或机械性干扰。? 热电偶属於电气导体，因此不可接触其他电力来源。?接面处无法进行量测

3、。? 与电阻式温度计相比，这些元件反应速度较快。2.热敏电阻热敏电阻，如同热电偶一样是不昂贵、立即可取得、 容易使用，并且可调适的温度传感 器。但是仅可进行简易的温度量测，无法用於高温应用。由具有电阻性的半导体材料制成，对温度特别敏感。 热敏电阻的电阻值会在温度上升时降低，因此温度变化时，即可预测电阻的变动。广泛用於涌入电流限制器、温度传感器、自我重置式过电流保护器，以及自我调节加热单元。热敏电阻与电阻温度侦测器（RTD）的不同之处在於：1） RTD 的材质为纯金属，2）两者对温度的反应不同。热敏电阻可依据 k的符号分为两类（此函数指Steinhart-Hart热敏电阻公式，能将热敏电阻的电阻

4、值转换成凯氏温度度数） 。若k为正值，电阻会随着温度上升而增加， 而此元件则称为正温度系数 （PTC）热敏电阻。 若k 为负值，电阻会随着温度上升而减少，而此元件则称为负温度系数（NTC）热敏电阻。本文将探讨 NTC 热敏电阻的一个例子：GE的Type MA系列热敏电阻组件，专为间断或持续性病患体温监测用途所设计。此应用要求可重复性和快速反应，特别是用於婴儿照护与一般麻醉过程。MA300 （图1 ）以病患的皮肤区域做为体温指标，即可方便进行例行且持续性的病 患体温监测。本产品采用不锈钢外罩，因此适合重复使用和抛弃式应用，并可为病患提供 最大的使用舒适度。在25 C下，提供的标称电阻值包括2,2

5、52 、3,000 、5,000 和10,000 GGE的MA300 热敏电阻组件MA3H上- *i 0 t J ? ?图1：GE的MA300热敏电阻组件系由不锈钢制成，采用医疗级 PVC Teflon 绝缘。（资料来源：GE）3.电阻温度侦测器电阻温度侦测器（RTD） 是具有电阻的温度传感器，会在温度变化时同时改变电阻值。RTD以准确性、可重复性与可靠度着名，薄膜型可在-50 C 500 C宽广温度范围内使用，绕线型可在 -200 C 至850 C内使用。薄膜型RTD 单元的基板上具有一层钳薄膜。电路布局经过微调，能提供指定电阻。并附有引线，且组件经过镀层，可保护薄膜和连接部分。比较之下，绕

6、线式单元属於陶瓷管或玻璃管封装的线圈，或者是沿着玻璃或陶瓷材质缠绕。IHoneywell 的TD 系列是RTD 的例子之一，可用於 HVAC （室温、风管和冰箱 温度）、马达过载保护以及汽车（空气或汽油温度）应用。 在TD 系列中，TD4A 液体温度传感器具有双端子螺纹式阳极镀铝外罩。此环境密封式液体温度传感器能简化安装，例如安装於卡车侧边，但并不能完全浸入液体中。单一时间常数在静止空气中的典型反应时间为4分钟，在静止水中为 15 秒。Honeywell TD 系列TD Series Resistance TemperatureRES I ST AINC E v s TEMPER A TURE

7、 3300 310。2900 2700 2500 23 口口 2100 1900 1700 1500-2020 60 100 407。 040 8。120TEMPERATURE图2 ： TD系列-电阻与温度之间的关系（资料来源：Honeywell ）TD系列温度传感器能对温度变化快速反应（图 2 ）,且精准度在20 C时达士 0.7。此外可完全替换，无需重新校准。这些电阻温度侦测器 （RTD） 感测器提供8Q / 灵敏度，且本质上具有近似线性的输出。RTD具有比热电偶更好的精准度以及良好的替换性，此外也具备长期稳定性。具备高温能力，因此通常用於工业配置中。RTD 若以白金制成，就不会受到腐蚀和

8、氧化影响，因此能提升稳定性。4.红外线感测器红外线感测器可用来量测介於-70 至1,000。C 的表面温度。能将物体释放的热能（波长介於0.7 至20 um ）转换成电气讯号，接着会依据环境温度进行补偿，并且转 换成可用温度单位显示的讯号。这些感测器可在下列情况量测温度：? 无法使用热电偶或探针时。?目标物体正在移动（在滚轮、活动机械、输送带上）。?目标物体处於真空环境。?具有危险，如高电压。?距离太远。?温度太高，无法使用接触式感测器。?需要超快速反应。选择红外线元件时，重要的考量包括：视野（视角）、发射率（在相同温度下物体辐射能量与理想辐射体散发能量的比率）、频谱响应、温度范围和安装方式。Texas Instruments 推出TMP006 产品（图3 ）就是红外线热电堆感测器，采用晶片级封装。此非接触式感测器使用热电堆吸收从被量测物体发射的红外线能量，然彳麦利 用热电堆电压的相对应变化判定物体的温度。-3 -Z -1 D t 23TI的TMP006 柱状图20珞1? ?图 3 : TMP006 柱状图（资料来源：Texas Instruments ）红外线感测器的指定电压范围介於-40。C至+125。C ，以便用於多种应用