第7章 热电传感器

第7章：热电传感器本章要求：1、掌握热电效应、塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应、热释电效应及热电势产生的原因和热电偶的基本定律；2、熟悉热电偶、热电阻、热敏电阻、温敏二极管及三极管、温控晶闸管、集成温度传感器的工作原理及测量电路；3、了解各种热电式传感器的结构及应用。本章重点：热电偶、热电阻、热敏电阻、热释电红外传感器、温敏二极管及三极管。本章难点：热电偶的基本定律.7.1热电偶传感器

7.2热电阻传感器7.3热敏电阻传感器7.4PN结温度传感器7.5热释电红外传感器热电传感器—将温度变化转换为电量变化的装置。热电传感器的种类：1、按测量方式不同分为接触式测量和非接触式测量两种；2、按转换电量不同分为发电式和参量式两种。把温度转换为热电势输出的热电式传感器叫做热电偶。它是一种发电式传感器，直接将热能转换为电能。把温度转换为电阻输出的热电式传感器叫做热电阻、热敏电阻等；它们都是参量式传感器。7.1、热电偶传感器7.1.1热电效应（3）汤姆逊（Thomson）效应：由同一种导体或半导体组成闭合回路，保持回路两侧有一定的温度差ΔT，并通以电流I时，回路的温度转折处将产生比例于I·ΔT的吸热或放热，这种现象称为汤姆逊效应。（2）珀尔帖（peltier）效应：在两种不同材料接成的闭合回路中，通入电流I时，则在一个结点上产生热量Q，而另一个接点吸收热量Q，这种现象称为珀尔帖效应。（1）塞贝克（seeback）效应：两种不同导体或半导体A与B组成闭合回路。如果两结点之间存在温度差时，则在回路内有电流产生，亦即在两结点间产生电动势，这种现象称为塞贝克效应。热电效应—由温度引起电势差的物理现象叫做热电效应，俗称温差电效应实验----热电偶工作原理演示热电极A右端称为：自由端（参考端、冷端）左端称为：测量端（工作端、热端）热电极B热电势AB从实验到理论：热电效应

1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？）。显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。

将两种不同的导体（或半导体）A、B组合成闭合回路。若两结点处温度不同，则回路中将有电流流动，即回路中有热电动势存在。此电动势的大小除了与材料本身的性质有关以外,还决定于结点处的温差，这种现象称为热电效应或西拜克效应。热电偶就是根据此原理设计制作的将温差转换为电势量的热电式传感器。热电效应产生的热电势是由接触电势和温差电势两部分组成的。托马斯·约翰·塞贝克（也有译做“西伯克”）1770年生于塔林（当时隶属于东普鲁士，现为爱沙尼亚首都）。塞贝克的父亲是一个具有瑞典血统的德国人，也许正因为如此，他鼓励儿子在他曾经学习过的柏林大学和哥廷根大学学习医学。1802年，塞贝克获得医学学位。由于他所选择的方向是实验医学中的物理学，而且一生中多半时间从事物理学方面的教育和研究工作，所以人们通常认为他是一个物理学家。毕业后，塞贝克进入耶拿大学，在那里结识了歌德。德国浪漫主义运动以及歌德反对牛顿关与光与色的理论的思想，使塞贝克深受影响，此后长期与歌德一起从事光色效应方面的理论研究。塞贝克的研究重点是太阳光谱，他在1806年揭示了热量和化学对太阳光谱中不同颜色的影响，1808年首次获得了氨与氧化汞的化合物。1812年，正当塞贝克从事应力玻璃中的光偏振现象时，他却不晓得另外两个科学家布鲁斯特和比奥已经抢先在这一领域里有了发现。

1818年前后，塞贝克返回柏林大学，独立开展研究活动，主要内容是电流通过导体时对钢铁的磁化。当时，阿雷格（Arago）和大卫（Davy）才发现电流对钢铁的磁化效应，贝塞克对不同金属进行了大量的实验，发现了磁化的炽热的铁的不规则反应，也就是我们现在所说的磁滞现象。在此期间，塞贝克还曾研究过光致发光、太阳光谱不同波段的热效应、化学效应、偏振，以及电流的磁特性等等。

1820年代初期，塞贝克通过实验方法研究了电流与热的关系。1821年，塞贝克将两种不同的金属导线连接在一起，构成一个电流回路。他将两条导线首尾相连形成一个结点，他突然发现，如果把其中的一个结加热到很高的温度而另一个结保持低温的话，电路周围存在磁场。他实在不敢相信，热量施加于两种金属构成的一个结时会有电流产生，这只能用热磁电流或热磁现象来解释他的发现。在接下来的两年里时间（1822～1823），塞贝克将他的持续观察报告给普鲁士科学学会，把这一发现描述为“温差导致的金属磁化”。

表7-1三种热电效应的比较效应材料加温情况外电源表现特外塞贝克金属的两种金属两端保持不同温度无冷端产生热电势半导体的两种半导体两端保持不同温度无冷端产生热电势珀尔帖金属的两种金属整体为某温度有接触处产生焦耳热以外的吸、放热半导体的两种半导体整体为某温度有接触处产生焦耳热以外的吸、放热汤姆逊金属的两条同种金属丝两金属丝各保持不同温度有温度转折处吸热或放热半导体的同种半导体两端保持不同温度有整体升温或降温三种效应的比较列于表7-1中。7.1.2热电偶工作原理

热电偶：两种不同性质的导体A和B组成的闭合回路称为热电偶。如图7-1示：其中导体A和B称为热电极，温度高的一端T称为热端，或工作端、测量端；温度低的一端T0称为冷端，或自由端、参考端；热电势记为EAB(T,T0)两种不同的导体或半导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。热电偶原理图TT0AB

热电偶的工作原理回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。热端冷端1.接触电势接触电势原理图+ABeAB(T)-eAB(T)——导体A、B结点在温度T时形成的接触电动势；e——单位电荷，e=1.6×10-19C；

k——波尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K

；NA、NB

——导体A、B在温度为T时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。

1.两种不同金属的接触电势两种不同金属导体的自由电子密度不同。设金属导体A与B的自由电子密度分别为nA和nB，两者接触时，在接触面上就会发生电子扩散。若nA＞nB则金属A失去电子，金属B获得电子，在接触区产生电势差，称做接触电势。达到动态平衡时，稳定的接触电势为（7-5）式中eAB(T)是指在温度T时，金属A与B结点处的接触电势；q0为电子电荷量(q0＝1.6×10-19C)；K为玻尔兹曼常数(K＝1.38×10-23J／K)。AeA(T,To)ToTeA(T，T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势；T，T0——高低端的绝对温度；σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1℃时所产生的温差电动势，例如在0℃时，铜的σ=2μV/℃。2.温差电势温差电势原理图

3.金属导体的温差电势金属导体两端温度不等时，由热电效应可知，高温端的自由电子浓度高且具有较大的动能而向低温端扩散，结果高温端失去电子，低温端获得电子，高低温两端形成温差电势，又称汤姆逊电势，其值为（7-7）式中e(T，T0)是金属导体高温端绝对温度T与低温端绝对温度T0形成的温差电势；τ为汤姆逊系数，表示导体两端温度相差1℃时温差电势的大小。不同材料的汤姆逊系数不同；同种材料不同温度时的汤姆逊系数也不同。

金属导体A与B组成热电偶回路(图7-3)时，其总的电势为EAB(T，T0)＝［eAB(T)-eAB(T0)］＋［eB(T，T0)-eA(T,T0)］由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3.回路总电势NAT、NAT0——导体A在结点温度为T和T0时的电子密度；NBT、NBT0——导体B在结点温度为T和T0时的电子密度；σA

、σB——导体A和B的汤姆逊系数。（3）热电偶总的热电势如图7-3所示：

2、热电势的组成及产生原因：热电势由接触电势和温差电势两部分组成（1）两种不同金属的接触电势（珀尔帖电势）如图7-2（a）所示：（2）单一导体的温差电势（汤姆逊电势）。如图7-2（b）所示：热电偶三点结论P144：

①热电偶必须采用两种不同金属材料作热电极。

②热电偶的两结点必须存在温度差。

③热电偶的热电势大小只与两结点温度有关，而与材料A、B的中间各处温度无关。

1、热电势性质：

（1）导体A与B在工作端（T）产生的接触电势可以写成：

EAB(T)＝EA(T)－EB(T),EAB(T0)＝EA(T0)－EB(T0)

（2）同一导体的温差电势可以写成：EA(T,T0)＝EA(T)－EA(T0)（3）接触电势下标A与B代表电压方向。

EAB(T)＝－EBA(T)；

（4）温差电势括号中的温度顺序代表高温到低温。故温差电势中的温度顺序改变，其电势值的正、负号也随之改变。EA(T,T0)＝－EA(T0,T)（5）热电势大小只与热电极材料性质及两接点的温度有关，而与热偶形状和大小无关。7.1.3热电偶基本定律2、热电偶基本定律：（1）中间导体定律。在热电偶中接入不同性质的第三导体C，只要保证C两端的温度相等，则接入第三导体C后热电偶的总热电势不变。如图7-5所示：EABC(T,T0)＝EAB(T,T0)对于图(a)：EABC(T,T0)＝EAB(T)+EBA(T0)+EAC(T1)+ECA(T1)

＝

EAB(T)-EAB(T0)对于图(b)：EABC(T,T0)＝EAB(T)+EBC(T0)+ECA(T0)

＝

EAB(T)-EAB(T0)

E总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种不同导体组成的热电偶回路TABCTT1.中间导体定律一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产生的热电势的代数和为零。如图，由A、B、C三种材料组成的闭合回路，则两点结论：

l）将第三种材料C接入由A、B组成的热电偶回路，如图，则图a中的A、C接点2与C、A的接点3，均处于相同温度T0之中，此回路的总电势不变，即同理，图b中C、A接点2与C、B的接点3，同处于温度T0之中，此回路的电势也为：T2T1AaBC23EABaAT023ABEABT1T2

CT0EAB（T1,T2）=EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三种材料接入热电偶回路图ET0T0TET0T1T1T电位计接入热电偶回路用途

根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。2、热点偶基本定律：（2）中间温度定律。在热电偶回路中，如果存在一个中间温度Tn，则热电偶总热电势等于该热电偶在（T,Tn）时热电势EAB(T,Tn)与同一热电偶在（Tn,T0）时热电势EAB（Tn,T0）的代数和。EAB(T,T0)＝EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)2.中间温度定律

如果不同的两种导体材料组成热电偶回路,其接点温度分别为T1、T2(如图所示)时,则其热电势为EAB(T1,T2)；当接点温度为T2、T3时，其热电势为EAB(T2,T3)；当接点温度为T1、T3时，其热电势为EAB(T1,T3)，则BBA

T2

T1

T3

AAB

EAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）用途：制定热电式分度表奠定理论基础，参考温度0度中间温度定律的实用价值在于：

(1)当热电偶自由端(冷端)不为0℃时，可利用该定律及分度表(详见附录)求得工作端温度T；

(2)热电偶长度不够时，可据此定律选用适当的补偿导线。实际测温时，由于热电偶的长度有限，热电偶冷端温度将直接受到被测介质温度和周围环境的影响。为了保证正常工作，通常可在一定的条件和温度范围内(一般在0～100℃)加入与热电偶的热电性能相似的廉价补偿导线，以满足检测要求。

［例7-1］用镍铬-镍硅热电偶测炉温时，其冷端温度T0＝30℃，在直流电位计上测得热电势EAB(T，30℃)为32.074mV，试求炉温为多少℃?解：(1)查镍铬-镍硅热电偶K分度表，得：P311

EAB(T0，0℃)＝EAB(30℃，0℃)＝1.200mV

(3)

再查K分度表，得

EAB(T，0℃)＝33.274的温度T为801℃。TACCBT0EAB(T,T0)图7-7参考电极定律示意图

3.参考电极定律(也叫组成定律)

在导体A与B组成的两结点温度为T与T0的热电偶中间接入参考电极C，形成两个热电偶组成的回路，如图7-7所示。由

(2)EAB(T，0℃)＝EAB(T，30℃)＋EAB(30℃，0℃)

＝32.074＋1.200＝33.274(mV)(3)参考电极定律。如图7-7所示：如果A、B两种不同材料的导体分别与参考导体C组成的热电偶所产生的热电势已知，那么A、B导体所组成的热电偶的热电势也可知。2、热点偶基本定律：EAB(T,T0)＝EAC(T,T0)-EBC(T,T0)有根据式(7-7)有则

即（5-15）式(7-16)说明：两种金属构成热电偶的热电势，可以用这两种金属分别与第三种金属构成的热电偶的热电势之差来表示，称之为参考电极定律。由于纯铂丝的物理化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以，工程上常用铂作为参考电极。参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的工作，只要获得有关热电极与参考电极配对的热电势，即可方便地求出各种金属搭配构成热电偶时的热电势，而不要逐个进行测定。［例7-2］

铬合金铂热电偶的E(100℃，0℃)＝＋3.13(mV)，铝合金铂热电偶E(100℃，℃)＝－1.02mV，试求铬合金铝合金组成热电偶的热电势E(100℃，0℃)。解：

设铬合金为A，铝合金为B，铂为C因为EAC(100℃，0℃)＝＋3.13(mV)；

EBC(100℃，0℃)＝－1.02mV，则由参考电极定律，得

EAB(100℃，0℃)＝EAC(100℃，0℃)－EBC(100℃，0℃)

＝3.13－(－1.02)＝4.15mV1、热电偶的结构：普通热电偶由四部分组成：(1)热电极；它是热电偶的核心。(2)绝缘套；防止电极之间以及电极与保护管之间短路，由绝缘材料制成。(4)接线盒。供热电偶与引线连接用。一船用铝合金制成。(3)保护管。使热电极与被测介质温度隔离，使之免受化学侵蚀或机械损伤。要求它有良好的导热性并久耐用。7.1.4热电偶的结构与种类热电极热端绝缘套管保护套管热线盒图7-8热电偶结构

1.热电偶的结构各种热电偶尽管外形有所不同，但其基本结构通常均由热电极、绝缘套管、保护管、接线盒等主要部件构成，如图7-8所示。现将各部分的构造和要求说明如下：

(1)热电极组成热电偶的两根热偶丝称为热电极。热电偶通常以热电极材料种类来定名，例如铂铑-铂热电偶，镍铬-镍硅热电偶、镍铬-康铜热电偶等。为了保证工程技术中的可靠性，以及足够的测量精度，并非所有材料都可组成热电偶，一般需满足以下要求：①在测量范围内，物理、化学性能稳定，不易被氧化和腐蚀；

②电阻温度系数小，电导率高，组成热电偶后产生的热电势要大，并与温度变化呈线性或近似线性关系；③有足够的机械强度及较好的耐振、耐热冲击性能；

④工艺性、复制性好，便于制造与互换应当指出，实际上没有一种材料能同时满足上述全部要求，因此在设计选用热电偶的电极材料时，要根据测量的具体条件来加以选择。目前常用的热电极材料分为贵金属和普通金属两大类，这些材料在国内外都已经标准化。贵金属热电极多采用直径为0.13～0.65mm的细导线，普通金属热电极的直径为0.5～3.2mm。热电偶的。长度由安装条件，特别是工作端在介质中的插入深度来决定，通常为350～2000mm，最长可达3500mm。热电极的工作端(热端)通常用电弧焊焊接在一起。

(2)绝缘套管绝缘套管又叫绝缘子，用来防止两根热电极短路。绝缘子一般做成圆形或椭圆型，中间有一个、二个或四个小孔，孔的大小由热电极的直径而定，绝缘材料主要根据测温范围及绝缘性能要求来选择，一般选橡皮、塑料(60～80℃)、玻璃丝、玻璃管(＜500℃)、石英管(0～1300℃)、陶瓷管(1400℃)和氧化铝管(1500～1700℃)作绝缘材料。最常用的氧化铝和耐火陶瓷等。

(3)保护套管

保护套管的作用是使电极和待测温度介质隔离，使之免受化学侵蚀和机械损伤。热电极套上绝缘套后再装入保护管内。对保护管的要求是必须有优良的传热性能与经久耐用。前者指的是有良好的导热性，以改善热电极对被测温度变化的响应速度，减少滞后；后者指的是能耐高温、耐急冷急热，耐腐蚀，不分解出对电极有害的气体，有足够的机械强度。常用的套管材料有两大类：金属和非金属。金属常用铝、铜、铜合金、炭钢、不锈钢、镍等高温合金材料；非金属材料有石英、高温陶瓷、氧化铝(镁)等。具体使用时应根据热电偶类型、测温范围和使用条件选择套管材料。

(4)接线盒

热线盒供连接热电偶和测量仪表之用，它固定在热电偶保护套管上，一般用铝合金制成，分为普通式和密封式(防溅式)两种。（2）根据测温范围分类：有三类：①高温热电偶，11000C——16000C；②中温热电偶，5000C——10000C③低温热电偶，低于5000C以下。2、热电偶的种类：（P148）（1）根据热电极材料分类：有四类：①难熔热电极材料：铱、钨、铼；②贵金属热电极材料：铂、铂铑合金；③普通金属热电极材料：铁、铜、康铜、考铜、镍铬合金、镍铝合金④非金属热电极材料：炭、石墨、碳化硅。（3）根据用途分类：有两类：①标准热电偶；②工业用热电偶。工业热电偶结构示意图1－接线盒；2－保险套管3―绝缘套管4―热电偶丝1234

2.热电偶的种类

(1)普通型热电偶普通型热电偶已做成标准形式，主要有棒形、锥形、角形等，其固定方式有螺纹固定、法兰盘固定等，如图7-8所示。普通型热电偶主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。测温端保护套管固定法兰接线盒图7-8普通热电偶外形图

(2)铠装热电偶铠装热电偶是由金属保护套管、热电极、绝缘材料三者组合成一体的特殊结构形式的热电偶。它可以做得很细很长，且可以弯曲。套管外径最细能达0.25～12mm，长度可达100m以上。这种热电偶有双芯和单芯之分，如图7-9所示。套管兼外电极内电极套管绝缘材料图5-11铠装电偶外形图

铠装热电偶的主要优点是测温端热容量小、动态响应快、挠性好、强度高、寿命长及适应性强，适用位置狭小部位的温度测量，在航空及原子能工业中使用较多。

(3)薄膜热电偶

为适应快速测量壁面温度，人们采用真空蒸镀工艺，把两种热电极材料镀在绝缘基板上，二者牢固地结合在一起，形成薄膜状热电极及热接点，如图7-9所示。为了防止热电极氧化并与被接头夹热电极热接点绝缘基板引出线图7-9薄膜热电偶测物绝缘，在薄膜热电偶表面再涂上一层SiO2保护层。它的测量端既小又薄(厚度可达0.01～10μm)，热容量很小，响应速度很快，适用于测量微小面积上的瞬变温度。我国研制成功的铁镍薄膜热电偶的灵敏度为0.032mv／℃，时间常数τ＜0.01s，薄膜厚度在3～6μm之间，测温范围在0～300℃。

除上述种类的热电偶之外，尚有一些专用的热电偶，如专测固体表面温度的表面热电偶、专测钢水及其它熔融状态金属温度的快速测温热电偶等。

1、铂铑10—铂热电偶。型号WRLB、分度号LB―32、铂铑13―铂热电偶，工业用0～1600OC。3、铂铑30―铂铑6热电偶，工业用高温热电偶0～1700OC。4、镍铬―镍铝热电偶，型号WREV，分度号EV-25、镍铬―镍硅热电偶：测温范围－50OC～＋1312OC。其热电性能比镍铬－镍铝热电偶更好，有取代之势。6、镍铬―考铜热电偶：型号：WREA分度号：EA-2，它是宜于还原性气体中使用，短时可测800OC，长时间可测600OC以下，但复制性差。7、铜―康钢热电偶：属低温热电偶，测温范围－200OC～＋400OC，3、常用热电偶：（P149）（1）结构简单，制造容易，使用方便，其电极不受大小和形状的限制，可按照需要进行配制。（2）因为它的输出信号为电势，因而测量时不必外加电源，室温下的输出电压为mV级，输出灵敏度一般在μV/0C。（3）测量精度高，热电偶与被对象直接接触，不受中间介质的影响。（4）测量范围宽，从-2690C至18000C。（5）便于远距离测量、自动记录及多点测量。

4、热电偶的特点：（P151）如果保持自由端温度T0＝0OC，则热电势大小仅与工作端温度T成对应关系。这就是热电偶测温原理。

7.1.5热电偶测温原理在实际使用中，各种热电偶都附有分度表。只要测得被测点的热电势值，可根据分度表直接查出被测点的温度，或者直接用温度刻度，可在仪表上直接读出被测点的温度值。

1、测量单点温度的基本测温电路(如图7-10a)图中A,B为热电偶.C,D为补偿导线,E为铜导线,冷端温度为T0,M为毫伏计.7.1.6热电偶实用测量电路测温毫伏计的电流：RZ,RC,RM分别为热电偶、导线和仪表电阻.

热电势为：

由于RZ,RC很小故U＝UAB（T，T0）存在测量误差，采用图7-10电电位差计实际测量电路。

2、测量两点之间温差

（如图7-11）两个热电偶反向连接.使二者产生的热电势相反.则回路内总电势为7.1.6热电偶实用测量电路ET=EAB(T1)+EBD(T0)+EDB(T’0)+EBA(T2)+EAC(T’0)+ECA(T0)EBD(T0)=EDB(T’0)=0EAC(T’0)=ECA(T0)=0ET=EAB(T1)+EBA(T2)=EAB(T1)-EAB(T2)3、测量平均温度的电路（如图7-12）它利用几只同型号的热电偶并联在一起，图中R1、R2、R3为串接在三只热电偶线路中的均衡电阻.4、测量温度和的电路（如图7-13）同类型的热电偶串联来求温度和5、K型热电偶测量电路（如图7-14）

在温度测量中，大多使用各种等级的热电偶作为温度传感器。通常热电偶的标定都是以0℃作为基准点的，即冷端温度为0℃。而在室温下测量时，冷端环境温度要造成误差。这就需要对冷端温度进行适当处理，常用的处理方法补偿方法有下列几种补偿方式：1、恒定00C法;2、冷端恒温法

;3、修正系数法;4、补偿导线法

;5、电桥补偿法;6、电位补偿法7.1.7热电偶冷端温度误差及其补偿1、恒定00C法。即将热电偶冷端浸入冰水保温瓶或冰点恒温槽中，保证冷端温度恒定在00C，如图7-15(a)：2、冷端恒温法。将冷端置于恒温槽内。根据中间温度定律：EAB(T,0)＝EAB(T,Tn)＋EAB(Tn,0)3、修正系数法。t=t1+ktn4、补偿导线法（又称冷端延长法或延伸热电极法）如图7-15(b)：1.冰点槽法把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。mVABA’B’TC’C仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液冷端处理及补偿T02.冷端恒温法用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算例用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=2.191mV，又用室温计测出TH=20℃,查此种热电偶的分度表可知，EAB(20,0)=0.789mV，故得EAB(T，0)=EAB(T，20)+EAB(20，T0)=2.191+0.789=2.980(mV)再次查分度表，与2.980mV对应的热端温度T=70℃。注意:既不能只按2.191mV查表，认为T=55℃，也不能把55℃加21℃，认为T=76℃。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)3.修正系数法把参比端实际温度TH乘上系数k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达即

式中：T——为未知的被测温度；T′——为参比端在室温下热电偶电势与分度表上对应的某个温度；TH——室温；k——为补正系数，其它参数见下表。例用铂铑10－铂热电偶测温，已知冷端温度TH=35℃，这时热电动势为11.348mV．查S型热电偶的分度表，得出与此相应的温度T′=1150℃。再从下表中查出，对应于1150℃的补正系数k=0.53。于是，被测温度

T=1150+0.53×35=1167.3（℃）用这种办法稍稍简单一些，比计算修正法误差可能大一点，但误差不大于0.14％。

T＝

T′＋

kTH温度T´/℃补正系数k铂铑10-铂(S)镍铬-镍硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.53—13000.52—14000.52—15000.53—16000.53—热电偶补正系数5、电桥补偿法，如图7-16：6、电位补偿法，原理如图7-17：5、电桥补偿法工业上常采用冷端自动补偿方式。自动补偿方式是在热电偶和测量仪表间接入一个直流不平衡电桥(又称为冷端温度补偿器)，如图7-16所示。当热电偶自由端(冷端)温度升高，导致回路总电势降低时，补偿器感受到自由端的变化，产生一个电位差，其值正好等于热电偶降低的电势，两者互相抵消以达到自动补偿的目的。

电桥四臂由R1、R2、R3和RCu组成，其中R1、R2、R3的温度系数为0，用锰铜丝烧制；RCu为铜电阻，置于热电偶的冷端处，让其感受热电偶冷端同样的温度。设计时使电桥在20℃处于平衡(Uab＝0)，电桥对仪表的读数无影响。当温度不等于20℃时，电桥失衡，产生一个失衡电压Uab与热端电势叠加，共同输入测量仪表。如果设计出的冷端补偿器所产生的不平衡电压正好补偿由于冷端温度变化而引起的热电势变化值，仪表便可正确读出被测温度。需要注意的是：由于电桥是在20℃平衡，应把仪表的机械零位调到20℃处，不同型号的冷端补偿器应与所用的热电偶配套。5.电桥补偿器法利用不平衡电桥产生热电势补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值。不平衡电桥由R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、RCu(铜丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在0℃下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu)，此时Uab=0，电桥对仪表读数无影响。冷端补偿器的作用注意：桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，使处于同一温度之下。

mVEAB(T,T0)T0T0TAB++-abUUabRCuR1R2R3RT0UaUabEAB(T,T0)供电4V直流，在0～40℃或-20～20℃的范围起补偿作用。注意，不同材质的热电偶所配的冷端补偿器，其中的限流电阻R不一样，互换时必须重新调整。6、电位补偿法它是在热电偶回路中串加一个起自动补偿作用的电势，修正冷端温度不为0℃时的电势，使输出电势恒为冷端温度相当于0℃时的热电势。具体地讲，H是热端，T为工作温度，冷端放在补偿器C中，温度为Tn。外加电源电压U为一恒定电压，电位器R1与电阻R2调整分压比。在补偿器C中并联电阻R3和可调的具有正温度系数的热敏电阻Rt；经A点给热电偶加一个经修正的电势E(Tn，T0)，式中T0＝0℃。当冷端温度为Tn时，输出热电势EAB(T，T0)＝EAB(T，Tn)＋EAB(Tn，T0)当环境温度Tn变高时，EAB(T，Tn)下降，但EAB(Tn，T0)变高，因此保持EAB(T，T0)不变。

7.2热电阻传感器热电阻传感器有两大类：①金属热电阻——俗称热电阻；②半导体热电阻——俗称热敏电阻

热电阻效应——物质的电阻率随温度变化的现象。

热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。

热电阻传感器7.2热电阻传感器利用电阻温度变化的特性制成的传感器叫热电阻传感器。热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。一般地金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。

物质的电阻率随温度变化的现象称为热电阻效应。当温度变化时，导体或半导体的电阻值随之变化，对于金属来说，温度上升时，其电阻值将增大。因此，在一定温度范围内，可以通过测量电阻值的变化而感知温度的变化。

利用热电阻的上述转换原理，不仅可应用于温度测量，还可用于流量、速度、浓度和密度等非电量的测量。7.2.1热电阻材料的特点①电阻温度系数α要尽可能大，且稳定；②电阻率ρ要高；③比热小，亦即热惯性小④电阻值随温度变化关系最好是线性关系；⑤在较宽的测量范围内具有稳定的物理化学性质；⑥良好的工艺性，即特性的复现性好，便于批量生产7.2.2电阻与温度的关系大多数金属导体的电阻随温度而变化的关系可由下式表示Rt=R0[1+α(t-t0)]Rt、R0为tOC和t0OC时的电阻值

α为热电阻的电阻温度系数t为被测温度常用金属热电阻的性能见P158表7-67.2.3常用热电阻

热电阻传感器由热电阻丝、绝缘骨架、引出线组成。其中电阻丝是热电阻的主体。目前最广泛使用的热电阻材料是铜热电阻和铂热电阻。1、铂热电阻：型号为WZB，分度号为BA-1、R0＝46Ω和BA-2、R0＝100Ω。

常用热电阻热电阻传感器由热电阻丝、绝缘骨架、引出线等部件组成，其中热电阻丝是热电阻的主体。因此，对其提出较高要求：(1)电阻温度系数要大，以利于提高热电阻传感器的灵敏度；(2)电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸；(3)热容量要小，以便提高热电阻的响应速度；(4)在测量范围内，应具有稳定的物理、化学性能；(5)电阻与温度的关系最好接近于线性；(6)应具有良好的可加工性，价格要低。

根据上述要求及金属材料的性能，目前最广泛使用的热电阻丝材料是铜、铂(随着低温和超低温测量技术的发展，开始采用锰、铟和碳等作为热电阻的材料)。图5-13给出了铜、铂材料的电阻率与温度的关系曲线，纵坐标为电阻率ρ(Ω·m×10－8)，横坐标为温度(℃)

1.铂热电阻铂热电阻的电阻体是用直径0.02mm～0.07mm的铂丝，按一定规律绕在云母、石英或陶瓷支架上而制成的。铂丝绕组的端头与银线相焊，并套以瓷管加以绝缘保护。铂热电阻是国际公认的成熟产品，它的性能稳定，重复性好，测量精度高，其电阻值与温度之间的关系近似线性。所以在工业用传感器中得到了广泛的应用。其缺点是电阻温度系数小，价格较贵。它的测温范围一般为－190～＋660℃。特性方程为PtCu403020100020080060040012001000-200温度T℃图7-13铂﹑铜材料的电阻率-温度关系曲线电阻率(Ωcm×10-6)当－190℃<=t<=0℃时Rt＝R0［1＋At＋Bt2＋Ct3(t－100)］(7-28)当0℃<=t<=660℃时Rt＝R0［1＋At＋Bt2］(7-27)

式中，Rt为铂热电阻在t℃时的电阻值；R0为铂热电阻热电阻在0℃时的电阻值；分度系数A＝3.96847×10－3／℃、B＝－5.847×10－7／℃2、C＝－4.22×10－12／℃4。

铂热电阻值中的铂丝纯度高达99.995～99.9995%，100℃时的电阻值R100与0℃时的电阻值R0的比值用W(100)表示。一般工业用铂热电阻要求W(100)＝1.387～1.390，标准用热电阻要求W(100)1.3925。

应用铂热电阻的特性方程式，每隔1℃求取一个相应的Rt，便可得到铂热电阻的分度表，因而在实际测量中，只要测得其Rt，便可以在分度表中查知对应的温度值。工业用铂热电阻体的结构如图7-18所示。绝缘套管铂热电阻丝绝缘支架引出导线图7-18工业用铂热电阻体结构

工业用标准铂热电阻的R0值有100Ω，50Ω，46Ω等几种。

2.铜热电阻在测量精度不太高、测量范围不大的情况下，可以采用铜热电阻来代替铂电阻热，以降低成本(因为铂是贵重金属)。铜热电阻的测温范围一般为－50～＋150℃。在此测温范围内，铜热电阻的阻值与温度呈线性关系，其特性方程为Rt＝R0(1＋αcut)

(7-29)

式中，Rt为温度t℃时的电阻值；R0为温度0℃时的电阻值；αcu为铜电阻温度系数，一般为4.25×10－3／℃～4.28×10－3／℃。

国际铜热电阻R0值有100Ω，53Ω，50Ω等几种。引出线补偿线阻铜热阻丝图7-19铜热电阻体结构

铜热电阻体的结构如图7-19所示。通常用直径0.1mm的漆包线或丝包线分层双向绕制在圆形骨架上(消除铜电阻的自感)。为了防止松散，整个元件要经过酚醛树脂浸渍后，在温度为120℃的烘箱内保持24小时，然后自然冷却至常温而成为一个可以使用的铜热电阻体，再用镀银铜线作引出线，并套以绝缘套管。

铜热电阻的工艺性好，价格便宜，但它易氧化，电阻率小，测温范围小，不适于在腐蚀性介质或高温下工作。2、铜热电阻：

型号为WZG，分度号为G，R0＝53Ω铜热电阻的优点：①电阻率小，仅为铂的1／6，故体积大，热惯性大。②当温度高于100OC时，易氧化、测量范围小，不适于在腐蚀性介质或高温下工作。

3、镍热电阻在-50～200OC范围内，镍的电阻与温度的关系一般可写成4、其他热电阻P160①铟热电阻②锰热电阻③碳热电阻④铁热电阻镍热电特性的线性较差，只有在温度不超过100OC时才能得到较好的线性关系。

4.其他热电阻上述两种热电阻对于低温和超低温测量性能不理想，近年来在低温或超低温测量方面，开始采用一些较为新颖的热电阻，如铟电阻、锰电阻、碳电阻等。

(1)铟热电阻用99.999%高度提纯的铟丝绕制成的高精度低温热电阻，实验证明：在4.2～15K温度范围内，其灵敏度比铂电阻高10倍；其缺点是材料软，重复性差。

(2)锰热电阻在2～63K温度范围内，电阻随温度变化大，灵敏度高，其缺点是材料脆，难拉成丝。

(3)碳热电阻适合于液氦温区的温度测量，价格低廉，对磁场不敏感，但热稳定性较差。1、三线制测量电路。如P160图7-20（a）

2、四线制测量电路。如P160图7-20（b）

7.2.4热电阻的测温电路在实际测温中，常用直流电桥作为热电阻测量电路。但是，由于热电阻的本身的阻值很小，所以必须考虑导体电阻的影响。为了消除引线的影响，常采用三线制、四线制电路。1、三线制测量电路。如P160图7-20（a）

线路。由于热电阻的阻值很小，导线电阻值将带来不可忽视的测量误差。为此，可采用如图7-20所示的电桥连接测量电路。r1RtMr2r3BR1R3R2A（a）三线连接的测温电桥（b）四线电阻测温电路r1r2恒流源Ⅰ电压表ⅤEmr3Rtr4IVImE图7-20热电阻的测温电路

图7-20(a)中Rt为热电阻，r1、r2、r3为引线电阻；R1、R2为两桥臂电阻,取R1＝R2；R3为调整电桥的精密电阻。由于测量仪表M的内阻很大，流过r2的电流接近于0，当VA＝VB时，电桥平衡，调节R3，使r1＋Rt＝r3＋R3，可消除引线电阻的影响。图7-20(b)是为高精度地测量温度而设计的四线式测量电路，图中r1～r4是导线电阻，Rt为热电阻。因为电压表V内阻很大(IV<<IM)，则可视为IV≈0。又因EM＝E＋IV(r2＋r3)，所以（7-26）由此可知，引线电阻r1～r4将不引入测量误差。2、四线制测量电路。如P160图7-20（b）

1、自热误差热电阻自身消耗功率，产生热量，引起误差。使用时需限制电流，不超过6mA。7.2.5使用热电阻的注意事项2、引线电阻的影响热电阻本身电阻很小，不能忽略引线电阻及其变化。使用时采样三线制式或四线制式。7.3热敏电阻传感器前面讨论的热电偶和热电阻分别是利用金属导体的热电效应和热电阻效应制成的两种热电式传感器，下面将要介绍的热敏电阻是半导体的电阻值随温度变化的一种热敏元件。热敏电阻的特点P161

（1）电阻温度系数大，灵敏度高（2）结构简单，体积小（3）电阻率高，热惯性小。适宜动态测量（4）不需考虑引线电阻和接线方式，适合远距测量（5）阻值与温度变化呈非线性关系（6）但稳定性较差7.3.1热敏电阻的工作原理金属的电阻值随温度的升高而增大，但半导体的电阻值随温度的升高而急剧减小，并呈非线性，如图7-21所示。可知，在温度变化相同时，热敏电阻的阻值变化约为铂热电阻的10倍，因此可用它来测量0.01℃或更小的温度差异。半导体热敏电阻铂热电阻温度（℃）电阻（Ω）图7-21金属铂盒热敏电阻的温度特性曲线

半导体的这种温度特性是由半导体的导电方式所决定的(半导体中的载流子为自由电子和空穴两种异性电荷)。由于半导体载流子的数目远远少于金属中自由电子的数目，所以它的电阻率很大。随着温度的升高，半导体中参加导电的载流子数目将显著增多，其电导率随之增加，即电阻率随之下降。7.3.2热敏电阻的结构形式与基本类型1、热敏电阻的结构形式热敏电阻采用不同的封装形式可分为珠状、片状、杆状、垫圈状等。如P162图7-22

热敏电阻成分：由钴、镍、锰等金属氧化物，采用不同比例配方，经高温烧结而成，然后制成各种形状，加上壳体和引线，便构成热敏电阻。(a)珠状(b)片状(c)杆状(d)垫圈状图5-17热敏电阻结构形式2、热敏电阻基本类型如P162图7-23。①负温度系数热敏电阻（NTC）②正温度系数热敏电阻（PTC）③临界温度系数热敏电阻（CTR）

1.NTC（负温度系数）热敏电阻

NTC热敏电阻的温度特性符合指数规律：（7-31）式中RT、R0分别热敏为电阻在绝对温度T和T0时的阻值(Ω)；T、T0分别为介质的绝对变化温度和起始温度(K)；B为热敏电阻的材料常数。一般情况下，B＝2000～6000K。在高温下，B值将增大。

若定义为热敏电阻的温度系数αT，则由式(7-31)得(7-32)

可见，αT随温度降低而迅速增大。αT决定热敏电阻在全部工作范围内的温度灵敏度。

［例7-3］

某NTC型热敏电阻的B值为4000K，当T＝293.15K(20℃)时，求其温度系αT

。解：

αT＝－B/T2

＝－4000/293.152＝－4.7%／K

NTC热敏电阻具有精度高、可靠性好、体积小、响应快、成本低等特点，因而使其在工业、农业、科技、医学、通信、家电等领域得到了广泛的应用。

2.CTR（临界温度）热敏电阻

CTR热敏电阻是以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱还原气氛中混合烧结而成，呈现半玻璃状，具有负温度系数。通常，CTR热敏电阻用树脂包封成珠状或厚膜形使用，其阻值在1KΩ～10MΩ之间。它随温度变化的特性属剧变型，具有开关特性，不能像NTC热敏电阻那样用于宽范围的温度控制，可在特定的温区内实现温度控制。

3.PTC（正温度系数）热敏电阻

PTC热敏电阻是以钛酸钡掺合稀土元素烧结而成的半导体陶瓷元件，具有正温度系数。可利用其自控作用，做成各种恒温器、限流保护元件或温控开关；还可以组成发热元件，功率一般为几瓦到数百瓦。

在温度测量中，主要采用NTC或PTC型热敏电阻，但使用最多的是NTC型。CTR型热敏电阻组成控制开关是十分理想的。7.3.3热敏电阻的主要参数热敏电阻除前述的材料常数B外，还有以下主要参数：

1.标称阻值RtRt一般指20℃时热敏电阻的阻值，其大小决定于热敏电阻使用的材料和它的几何尺寸。

2.电阻温度系数αT

αT表示温度变化1℃(或K)时的阻值变化率，单位为1／℃或1／K。

3.时间常数τ

时间常数τ是描述热敏电阻热惯性的参数。如果设0℃及100℃时热敏电阻阻值分别为R0和R100，当把0℃时的热敏电阻放入温度为100℃的介质中，热敏电阻阻值则以R0减小到(R0－R100)×60%所需要的时间，称为热敏电阻的时间常数。τ越小，表明热敏电阻的热惰性越小。

4.额定功率指在标准压力(750mmHg)和规定的最高环境温度下，热敏电阻长期连续使用所允许的耗散功率。在实际使用时，热敏电阻所消耗的功率不得超过其额定功率。其它参见P164

。7.3.3热敏电阻的主要参数和特性

2、热敏电阻的主要特性

（1）电阻-温度特性（R-T）

（2）伏安特性（图7-24）线性区非线性正阻区非线性负阻区（3）电流-时间特性（图7-25）7.3.4热敏电阻输出特性的线性化处理

1、线性化网络采用精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络。如图7-26。2、计算修正法3、利用温度—频率转换电路改善非线性7.4PN结温度传感器PN结温度传感器种类：①、温敏二极管；②、温敏三极管③、温控晶闸管。7.4.1温敏二极管

1、工作原理

P1682、基本特性

（1）UF—T特性（2）灵敏度特性（3）自热特性

7.4.1温敏二极管

1.工作原理根据PN结理论，对于理想二极管，只要正向电压Uf大于kT/q0几个，其正向电流If与正向电压Uf和温度T之间的关系可简化表示为（7-42）两边取对数，得（7-43）由于则（5-31b）的正向电压Uf随温度T的升高而降低，呈现负的温度系数。利用这一特性可以进行温度的测量。

［例7-4］

设硅半导体材料的Ugo＝1.172V，Uf＝0.65，T＝300K，η＝3.5。通过计算说明其温度特性。

解：

将给定数据代入(5－33)式，有即温度每升高一度K，PN结的正向压降Uf下降2mV。

2.基本特性—Uf－T关系对于不同的工作电流，温敏二极管的Uf-T的关系是不同的；但Uf－T总是近似线性关系。图7-29给出了2DWM1型硅温敏二极管在恒流If＝100mA下的Uf－T关系曲线，其测温范围为－50℃～150℃，呈现很好的线性关系。

(7-45)

7.4.2温敏三极管工作原理：晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似成线性下降。7.4.3温控晶闸管1、工作原理：当温度升高时，使温控晶闸管从阻塞变为导通，相当于在控制极上加了触发电压。2、用途：应用于温度控制及过热保护等。7.4.2温敏三极管

1.工作原理温敏二极管的温度特性只对扩散电流有效，但实际二极管的正向电流中，除扩散电流外，还包括空间电荷区的复合电流和表面复合电流成分。后两种复合电流成分将使温敏二极管的实际Uf-T特性偏离理想曲线，线性误差较大，使其应用范围受到限制。利用温敏三极管可以弥补这一缺陷。因为温敏三极管在正向工作状态下，虽然发射极电流也包含上述三个部分，但只有其中的扩散电流能够到达集电极，形成集电极电流IC，因此，温敏三If=100μAUf（mV）－5002550100150100200300400500600700T（℃）图7-292DWM型温敏二极管Uf-T特性极管的Uf-T特性较之于温敏二极管更接近理想状态，具有良好的线性度。根据晶体管的有关理论可以证明，NPN型晶体管的基极发射极电压UBE与温度T和集电极电流IC的函数关系为温敏晶体管C-+ARc虚地RUBE

E（a）基本电路温度T（℃）0100200300－10000.20.40.60.81.0Ic＝50μA(b)输出特性图7-30温极三极管的基本测温电路及其输出特性

(7-52)

式中各符号的含义类同于前。若IC恒定，则UBE仅随温度T成单调单值函数变化。

2.基本测温电路图7-30(a)给出一种常用的温敏三极管测温电路图。温敏三极管作为负反馈元件跨接在运算放大器的反相输入端，同时使基极接地。这样使得发射结成为正向偏置，而集电结几乎为零偏置。零偏的集电结使得集电结电流中不需要的空间电荷的复合电流和表面复合电流为零，集电极电流IC只取决于集电极电阻RC和电源E，保证了温敏三极管的IC恒定(IC＝E／RC)，与温度无关，此时将得到运算放大器的输出电压为UBE，且有

(7-52)

式中，UBE为发射结压降；IE为发射极电流；IES为发射极的反向饱和电流。显然，可以根据这个关系通过UBE来进行温度的测量。当IE一定时，温敏三极管UBE和温度的关系如图7-30(b)所示。

温敏三极管虽然测温范围较窄(只有-50℃～＋150℃)，但由于它的线性度较好，易批量生产，故也得到了较为广泛的应用。7.4.3温控晶闸管温控晶闸管是一个新的温敏半导体器件，主要用于温度控制及过热保护等。其结构与一般晶闸管相同，是由P1N1P2N2四层叠合半导体构成的，在每对P、N型半导体之间形成一个PN结，因此，共有三个PN结(J1、J2、J3)以及分别以P1、N2和P2引出的三个电极(阳极Ap1n1p2n2GGKSiO2AKIUROIHISUHUSU(a)原理结构图（b）工艺结构图（c）伏安特性曲线图7-31温控晶闸管结构图及伏安特性曲线A、阴极K和控制极G)。因此它是一个四层三端半导体器件，如图7-31(a)、(b)所示，其伏安特性曲线如图7-31(c)所示，由此可知温控晶闸管具有以下特性：(1)给器件两端A、K之间加正向电压时，虽然J1、J3为正向偏置，但J2为反向偏置，故它处于正向高阻阻塞状态；(2)当未加触发信号，正向电压增至US时，曲线发生正向转折出现负阻区，至UH处突然导通，US称为开关电压，UH称为保持电压；(3)当阳极加反向电压时，只要反向电压不超过反向击穿电压URO，器件将处于反向阻塞状态。

由晶闸管的导通原理可知，可以通过给控制极加触发信号来改变控制极电流的大小，使它在不同的阳极电压下由阻塞状态的导通。温控晶闸管和一般晶闸管的区别在于：当温度升高时，会使它产生更多的电子空穴对，并被J2结所收集，相当于在控制极加上了触发电压，使温控晶闸管从阻塞变为导通。7.5热释电红外传感器

一、热释电效应——晶体受热时，由于温度变化使其原子排列发生变化，晶体自然极化，在其两端表面产生电荷的现象称为热释电效应。根据热释电式红外光敏元件的原理，热释电材料应满足以下要求：（1）对红外光有极强的吸收能力；（2）对已接收的能量产生较大的温升；（3）由于温度变化而引起的极化电荷量变化应当尽量大；（4）元件本身电容小，以使表面的极化电荷量变化所引起的输出电压信号较大；（5）介电损失应尽量小，以减少元件误差。

。

热释电红外传感器是利用强电介质温度变化时，使自发极化产生变化，表面电荷产生微小变化这种热释电效应制成的传感器。其结构及内部电路如图7-32所示。因热释电元件的电阻很高，应配有高输入阻抗的场效应管(FET)前置放大器。另外，它还有滤光片、热电元件PZT、电阻、二极管等部件并由外壳封装。其中装在窗口处的滤光片为6μm多层膜干涉滤光片，它对于太阳光和荧光灯光的短波长(约5μm以下)具有高反射率，而对于6μm以上的红外线热源具有穿透性，其光谱特性见图7-33所示。阻抗变换用的结型场效应管FET和电路元件放置在管底部。热电元件选用PZT压电陶瓷，其温度性能比较稳定，且适合批量生产，成本低，可靠性高。除上述热释电红外传感器外，还有供测温使用的热释电红外传感器，其工作电压为3～15V，