所有傳感器中最常用的類型是檢測(cè)溫度或加熱的傳感器類型。

這些類型的溫度傳感器與簡(jiǎn)單的ON /不同OFF控制家用熱水加熱系統(tǒng)的恒溫裝置，用于控制復(fù)雜過(guò)程控制爐設(shè)備的高靈敏度半導(dǎo)體類型。

我們從學(xué)校科學(xué)課上記得分子和原子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量（動(dòng)力學(xué)）能量），運(yùn)動(dòng)越大，產(chǎn)生的熱量就越多。溫度傳感器測(cè)量物體或系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能或甚至冷度，使我們能夠“感知”或檢測(cè)到該溫度的任何物理變化，從而產(chǎn)生模擬或數(shù)字輸出。 / p>

有許多不同類型的溫度傳感器，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，它們都有不同的特性。溫度傳感器由兩種基本物理類型組成：

接觸式溫度傳感器類型 - 需要這些類型的溫度傳感器與被感測(cè)物體物理接觸并使用傳導(dǎo)來(lái)監(jiān)測(cè)溫度變化。它們可用于在很寬的溫度范圍內(nèi)檢測(cè)固體，液體或氣體。

非接觸式溫度傳感器類型 - 這些類型的溫度傳感器使用對(duì)流和輻射監(jiān)測(cè)溫度的變化。它們可用于檢測(cè)在熱量上升時(shí)發(fā)出輻射能量的液體和氣體，并在對(duì)流中冷卻到底部，或檢測(cè)以紅外輻射（太陽(yáng)）形式從物體傳播的輻射能量。

兩種基本類型的接觸或甚至非接觸式溫度傳感器也可以細(xì)分為以下三組傳感器，機(jī)電，電阻和電子以及所有三種類型將在下面討論。

恒溫器

恒溫器是一個(gè)聯(lián)系人型機(jī)電溫度傳感器或開(kāi)關(guān)，基本上由兩種不同的金屬組成，如鎳，銅，鎢或鋁等，它們粘合在一起形成一種雙金屬帶。當(dāng)帶材受熱時(shí)，兩種不同金屬的不同線性膨脹率會(huì)產(chǎn)生機(jī)械彎曲運(yùn)動(dòng)。

雙金屬帶材本身可用作電氣開(kāi)關(guān)或機(jī)械操作方式恒溫控制中的電氣開(kāi)關(guān)，廣泛用于控制鍋爐，熔爐，熱水儲(chǔ)罐以及車輛散熱器冷卻系統(tǒng)中的熱水加熱元件。

雙金屬恒溫器

恒溫器由兩種熱不同的金屬背靠背粘在一起組成。當(dāng)它處于冷態(tài)時(shí)，觸點(diǎn)閉合，電流通過(guò)恒溫器。當(dāng)它變熱時(shí)，一個(gè)金屬比另一個(gè)金屬膨脹更多，并且粘合的雙金屬條帶向上（或向下）彎曲以打開(kāi)觸點(diǎn)，防止電流流動(dòng)。

開(kāi)/關(guān)溫控器

主要根據(jù)溫度變化時(shí)的運(yùn)動(dòng)，有兩種主要類型的雙金屬條。有一種“快動(dòng)作”類型，可以在設(shè)定溫度點(diǎn)對(duì)電觸點(diǎn)產(chǎn)生瞬時(shí)“開(kāi)/關(guān)”或“關(guān)/開(kāi)”類型動(dòng)作，以及逐漸改變其位置的較慢“蠕變動(dòng)作”類型隨著溫度的變化。

快動(dòng)式恒溫器在我們家中常用于控制烤箱，熨斗，浸入式熱水箱的溫度設(shè)定點(diǎn)，它們也可以在墻壁上找到以控制國(guó)內(nèi)加熱系統(tǒng)。

爬行器類型通常由雙金屬線圈或螺旋線組成，隨著溫度的變化緩慢展開(kāi)或卷起。一般來(lái)說(shuō)，爬行型雙金屬條對(duì)溫度變化比標(biāo)準(zhǔn)按扣ON / OFF類型更敏感，因?yàn)闂l帶更長(zhǎng)更薄，因此非常適合用于溫度計(jì)和刻度盤等。

雖然非常在用作溫度傳感器時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)快動(dòng)型恒溫器的一個(gè)主要缺點(diǎn)是便宜且可在很寬的工作范圍內(nèi)使用，它們具有從電觸點(diǎn)打開(kāi)到再次閉合時(shí)的大滯后范圍。例如，它可以設(shè)置為20 o C但是可能不會(huì)打開(kāi)直到22 o C或再次關(guān)閉直到18 o C。

因此溫度變化范圍可能非常高。用于家用的商用雙金屬恒溫器確實(shí)具有溫度調(diào)節(jié)螺釘，可以預(yù)先設(shè)定更精確的所需溫度設(shè)定點(diǎn)和滯后水平。

熱敏電阻

熱敏電阻是另一種類型的溫度傳感器，其名稱是單詞 THERM -ally sensitive res- ISTOR 的組合。熱敏電阻是一種特殊類型的電阻，當(dāng)暴露于溫度變化時(shí)會(huì)改變其物理電阻。

熱敏電阻

熱敏電阻通常由陶瓷材料制成，例如涂有玻璃的鎳，錳或鈷的氧化物，這使得它們?nèi)菀讚p壞。它們對(duì)快動(dòng)型的主要優(yōu)勢(shì)在于它們對(duì)溫度，精度和可重復(fù)性的任何變化的響應(yīng)速度。

大多數(shù)類型的熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)的電阻或（NTC），即它們的電阻值隨著溫度的升高而降低，當(dāng)然還有一些具有正溫度系數(shù)（PTC），其中隨著溫度的升高，它們的電阻值會(huì)升高。

熱敏電阻由陶瓷型半導(dǎo)體材料構(gòu)成，采用金屬氧化物技術(shù)，如錳，鈷和鎳等。半導(dǎo)體材料通常形成小壓力密封的圓盤或球，可以對(duì)溫度的任何變化做出相對(duì)快速的響應(yīng)。

熱敏電阻的額定值是它們?cè)谑覝叵碌碾娮柚担ㄍǔＴ?5 o C） ，它們的時(shí)間常數(shù)（對(duì)溫度變化作出反應(yīng)的時(shí)間）和它們的功率對(duì)流過(guò)它們的電流進(jìn)行評(píng)級(jí)。與電阻一樣，熱敏電阻的室溫下電阻值從10ΩMΩ下降到幾歐姆，但對(duì)于傳感目的，通常使用的值為千歐姆。

熱敏電阻是無(wú)源的電阻器件意味著我們需要通過(guò)它來(lái)產(chǎn)生可測(cè)量的電壓輸出。然后，熱敏電阻通常與合適的偏置電阻串聯(lián)連接以形成分壓網(wǎng)絡(luò)，電阻的選擇在某個(gè)預(yù)定的溫度點(diǎn)或值下提供電壓輸出，例如：

溫度傳感器示例No1

以下熱敏電阻在25 o C時(shí)的電阻值為10KΩ，在100 o C時(shí)的電阻值為100Ω。當(dāng)與12v電源上的1kΩ電阻串聯(lián)時(shí)，計(jì)算熱敏電阻兩端的電壓降及其輸出電壓（Vout）。

25 o C

100 o C

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通過(guò)將R2的固定電阻值（在我們的示例中為1kΩ）更改為電位計(jì)或預(yù)設(shè)值，可以在預(yù)定的溫度設(shè)定點(diǎn)獲得電壓輸出，例如，在60 o C并通過(guò)改變電位計(jì)可以在更寬的溫度范圍內(nèi)獲得特定的輸出電壓。

需要注意的是，熱敏電阻是非線性器件，它們?cè)谑覝叵碌臉?biāo)準(zhǔn)電阻值不同的熱敏電阻之間存在差異，這主要是由于它們是由半導(dǎo)體材料制成的。熱敏電阻隨溫度呈指數(shù)變化，因此具有Beta溫度常數(shù)（β），可用于計(jì)算任何給定溫度點(diǎn)的電阻。

電阻溫度檢測(cè)器（RTD）。

另一種電阻溫度傳感器是電阻溫度檢測(cè)器或RTD。 RTD是精密溫度傳感器，由高純度導(dǎo)電金屬（如鉑，銅或鎳）纏繞成線圈而制成，其電阻隨溫度變化而變化，類似于熱敏電阻。還有薄膜RTD。這些器件有一層薄薄的鉑漿沉積在白色陶瓷基板上。

電阻RTD

電阻溫度探測(cè)器具有正溫度系數(shù)（PTC），但與熱敏電阻不同，它們的輸出非常線性，可以非常精確地測(cè)量溫度。

然而，它們具有非常差的熱敏性，即溫度變化只產(chǎn)生一個(gè)非常小的輸出變化，例如，1Ω/ o C。

更常見(jiàn)的RTD類型是由鉑制成的，稱為鉑電阻溫度計(jì)或PRT，其中最常見(jiàn)的是所有Pt100傳感器，其在0 o C時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值為100Ω。缺點(diǎn)是Platinum價(jià)格昂貴，而且這種設(shè)備的主要缺點(diǎn)之一是其成本。

與熱敏電阻一樣，RTD是無(wú)源電阻器件，通過(guò)恒溫電流通過(guò)溫度傳感器，可以獲得隨溫度線性增加的輸出電壓。典型的RTD在0 o C時(shí)具有約100Ω的基極電阻，在100 o C時(shí)增加至約140Ω，工作溫度范圍在-200至+ 600之間 o C。

由于RTD是電阻器件，我們需要通過(guò)它們傳遞電流并監(jiān)控產(chǎn)生的電壓。然而，當(dāng)電流流過(guò)電阻絲時(shí)，由于電阻絲的自身熱引起的電阻變化， I 2 R ，（歐姆定律）會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)出錯(cuò)。為避免這種情況，RTD通常連接到惠斯通電橋網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有額外的連接線，用于引線補(bǔ)償和/或連接到恒流源。

熱電偶

熱電偶是迄今為止所有溫度傳感器類型中最常用的類型。熱電偶因其尺寸小，易于使用以及對(duì)溫度變化的響應(yīng)速度而廣受歡迎。熱電偶的溫度范圍最寬，從-200° o C以下到2000以上

熱電偶是熱電傳感器它基本上由不同金屬的兩個(gè)連接點(diǎn)組成，例如銅和康銅，焊接或壓接在一起。一個(gè)結(jié)保持在稱為參考（冷）結(jié)的恒定溫度，而另一個(gè)結(jié)是測(cè)量（熱）結(jié)。當(dāng)兩個(gè)結(jié)處于不同溫度時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生電壓，用于測(cè)量溫度傳感器，如下所示。

熱電偶結(jié)構(gòu)

熱電偶的工作原理非常簡(jiǎn)單和基本。當(dāng)熔合在一起時(shí)，兩種不同金屬如銅和康銅的結(jié)合產(chǎn)生“熱電”效應(yīng)，在它們之間產(chǎn)生僅幾毫伏（mV）的恒定電位差。兩個(gè)結(jié)之間的電壓差稱為“塞貝克效應(yīng)”，因?yàn)檠刂鴮?dǎo)線產(chǎn)生溫度梯度，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。然后來(lái)自熱電偶的輸出電壓是溫度變化的函數(shù)。

如果兩個(gè)結(jié)處于相同溫度，則兩個(gè)結(jié)之間的電位差為零，換句話說(shuō)，沒(méi)有電壓輸出為 V <子> 1 = V <子> 2 。然而，當(dāng)結(jié)在電路內(nèi)連接并且兩者都處于不同溫度時(shí)，將檢測(cè)相對(duì)于兩個(gè)結(jié)之間溫度差的電壓輸出， V 1 -V 2 。這種電壓差將隨著溫度的增加而增加，直到達(dá)到結(jié)峰值電壓水平，這取決于所使用的兩種不同金屬的特性。

熱電偶可由多種不同材料制成，可測(cè)量-200° o C至+ 2000 o C之間的極端溫度。憑借如此多的材料和溫度范圍選擇，我們開(kāi)發(fā)了具有熱電偶顏色代碼的國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，以便用戶為特定應(yīng)用選擇正確的熱電偶傳感器。標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的英國(guó)顏色代碼如下：

熱電偶顏色代碼

上面用于一般溫度測(cè)量的三種最常見(jiàn)的熱電偶材料是 Iron-Constantan （J型）， Copper-Constantan （T型）和 Nickel-Chromium （K型）。熱電偶的輸出電壓非常小，只有幾毫伏（mV）的溫度變化為10 o C，并且由于這種小的電壓輸出，通常需要某種形式的放大。

熱電偶放大

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放大器的類型，無(wú)論是離散的還是以操作的形式需要仔細(xì)選擇放大器，因?yàn)樾枰己玫钠品€(wěn)定性以防止熱電偶頻繁重新校準(zhǔn)。這使得斬波器和儀表類型的放大器更適合大多數(shù)溫度傳感應(yīng)用。

此處未提及的其他溫度傳感器類型包括半導(dǎo)體結(jié)傳感器，紅外線和熱輻射傳感器，醫(yī)用型溫度計(jì)，指示劑和變色油墨或染料。

在本教程中關(guān)于“溫度傳感器類型”的文章中，我們研究了幾個(gè)可用于測(cè)量溫度變化的傳感器示例。在下一個(gè)教程中，我們將介紹用于測(cè)量光量的傳感器，例如光電二極管，光電晶體管，光伏電池和光敏電阻。