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从温度计到温度传感器的故事
来源: | 作者:agriculture-100 | 发布时间: 2021-04-19 | 985 次浏览 | 分享到:
温度传感器是指能够感知温度并转换成可输出信号的传感器
温度传感器的定义。
温度传感器是指能够感知温度并转换成可输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪器的核心部件,种类繁多。温度传感器非常准确,广泛应用于农业、工业、车间、仓库等领域。
温度传感器的发展历史。

伽利略在公元1600年开发了气体温度计。一百年后,开发出了温度计和水银温度计。随着现代工业技术的发展,金属丝电阻、温差电动势元件和双金属温度传感器相继开发。1950年后,半导体热敏电阻相继开发。最近,随着原材料和加工技术的快速发展,各种类型的温度传感器相继开发出来。
温度传感器分类。
根据测量方法,可分为接触式和非接触式。
一是接触式。
接触式温度传感器的检测部分与被测物体接触良好,也称为温度计。
温度计通过传导或对流达到热平衡,使温度计的指示值直接表示被测物体的温度。
一般来说,测量精度更高。在一定的温度测量范围内,温度计也可以测量物体内部的温度分布。然而,对于运动体、小目标或热容量小的物体,会产生较大的测量误差。常用的温度计包括双金属温度计、玻璃液体温度计、压力温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。这些温度计经常用于日常生活中的人们。
二是非接触式。
其敏感元件不与被测物体接触,也称为非接触式温度计。该仪器可用于测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化快(瞬变)物体的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。
最常用的非接触温度计是基于黑体辐射的基本定律,称为辐射温度计。各种辐射温度测量方法只能测量相应的光温、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收所有辐射而不反射光的物体)测量的温度才是真实温度。如果要测量物体的真实温度,必须修正材料的表面发射率。材料的表面发射率不仅取决于温度和波长,还取决于表面状态、涂层和微观组织,因此很难准确测量。
非接触式温度传感器的优点是测量上限不受感温元件耐温性的限制,原则上不受最高可测温度的限制。
根据传感器材料和电子元件的特性,可分为热阻和热电偶。
一是热电阻。
热敏电阻采用半导体材料,多为负温度系数,即随着温度的升高,电阻值降低。
温度变化会引起很大的电阻变化,是最敏感的温度传感器。但是,热敏电阻的线性极差,与生产技术有很大关系。
热敏感电阻也有自己的测量技巧。热敏感电阻体积小是一个优点,它可以快速稳定,不会产生热负荷。但也因此非常不牢固,大电流会导致自热。因为热敏感电阻是一个电阻装置,任何电流源都会因为其上部的功率而发热。电力等于电流平方和电阻的积累。所以要用小电流源。若热敏感电阻暴露在高温下,会造成永久损坏。
二是热电偶。
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宽,适应各种大气环境,坚固低廉,不需要供电,也是最便宜的。电偶是最简单最通用的温度传感器,但热电偶不适合高精度的测量和应用。
根据温度传感器输出信号的模式,大致可以分为数字温度传感器、逻辑输出温度传感器传感器,模拟温度传感器。
1.数字温度传感器。
采用硅技术生产的数字温度传感器采用PTAT结构,该半导体结构具有正确、温度相关的良好输出特性。
2.逻辑输出温度传感器。
在许多应用中,我们不需要严格测量温度值,只关心温度是否超过设定范围。一旦温度超过规定范围,就会发出报警信号,启动或关闭风扇、空调、加热器或其他控制设备。此时,可以选择逻辑输出温度传感器。
3.模拟温度传感器。
仿真温度传感器,如热电偶、热敏电阻和RTDS对温度的监测,在某些温度范围内线性差,需要冷端补偿或引线补偿;热惯性大,响应时间慢。与之相比,集成模拟温度传感器具有灵敏度高、线性好、响应速度快的优点,还将驱动电路、信号处理电路和必要的逻辑控制电路集成在单片集成电路上,具有实际尺寸小、使用方便的优点。常见的模拟温度传感器包括LM3911、LM335、LM45、AD22103、AD590电流输出。