常用溫度傳感器比較

一．  主題：溫度傳感器

二．  內容

接觸式溫度傳感器

1.熱電偶：

（1）  測溫原理:

兩種不同成分的導體（稱為熱電偶絲或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表連接，顯示出熱電偶所產生的熱電動勢，通過查詢熱電偶分度表，即可得到被測介質溫度。

（2）  測溫范圍：

    常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。

（3）  常用熱電偶型號：

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（4）  實例：

T型熱電偶，測溫范圍-40~350℃。

2.熱電阻：

（1）  測溫原理:

熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。

目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。

金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，即：

Rt=Rt0[1+α（t-t0）]

式中，Rt為溫度t時的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時對應電阻值；α為溫度系數。半導體熱敏電阻的阻值和溫度關系為：

Rt =AeB/t   

式中Rt為溫度為t時的阻值；A、B取決于半導體材料的結構的常數。

（2）  測溫范圍：

金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內的溫度測量，其特點是測量準確、穩定性好、性能可靠。

   半導體熱敏電阻測溫范圍只有-50~300℃左右, 且互換性較差，非線性嚴重，但溫度系數更大，常溫下的電阻值更高（通常在數千歐以上）。

（3）  常用熱電阻：

目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質，穩定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小；銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線性關系，溫度線數大，適用于無腐蝕介質，超過150℃易被氧化。

中國最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應用最為廣泛。

（4）  實例：

Pt100為正溫度系數熱敏電阻傳感器，測量范圍-200℃~850℃，允許溫度偏差值0.15+0.002|t|，最小置入深度200mm，最大允許電流5mA。

3.集成溫度傳感器：

<1>模擬式溫度傳感器：

（1）  原理：

將驅動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，具有實際尺寸小、使用方便、靈敏度高、線性度好、響應速度快等優點。

（2）  常見模擬式溫度傳感器：

電壓輸出型：

   LM3911、LM335、LM45、AD22103。

電流輸出型：

   AD590。

（3）  實例：

    LM135\235\335系列是美國國家半導體公司（NS）生產的一種高精度易校正的集成溫度傳感器，是電壓輸出型溫度傳感器，工作特性類似于齊納穩壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K，具有小于1Ω的動態阻抗，工作電流范圍從400μA到5mA，精度為1℃，LM135的溫度范圍為-55℃～+150℃，LM235的溫度范圍為-40℃～+125℃，LM335為-40℃~+100℃。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該器件廣泛應用于溫度測量、溫差測量以及溫度補償系統中。該產品已在艾馳商城上進行推廣。

AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為3~30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，測溫范圍為-55℃～+150℃，輸出電流為223μA~423μA，輸出電流變化1μA相當于溫度變化1℃，最大非線性誤差為±0.3℃，響應時間僅為20μs，重復性誤差低至±0.05℃，功耗約為2mW,輸出電流信號的傳輸距離可達到1km以上，作為一種高阻電流源，最高可達20MΩ，所以它不必考慮選擇開關或CMOS多路轉換器所引入的附加電阻造成的誤差,適用于多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。

4.數字式溫度傳感器：

（1）  原理：

將敏感元件、A/D轉換單元、存儲器等集成在一個芯片上，直接輸出反應被測溫度的數字信號，使用方便，但響應速度較慢（100ms數量級）。

（2）  實例：

DS18B20是美國Dallas半導體公司生產的世界上第一片支持“一線總線”

接口的數字式溫度傳感器，供電電壓范圍為3～5.5V，測溫范圍為-55℃～+125℃，可編程的9～12位分辨率，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出廠設置默認為12位，在12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字。

非接觸式溫度傳感器

常用紅外溫度傳感器比較：

傳感器型號	測溫范圍	典型應用
OTP-538F2S	-40～+500℃	醫學（耳溫機），家庭設施（吹風機等）
TS105-1	-20～100℃（精確度： -0.45±0.08 %/K）	紅外測溫儀，非接觸溫度測量，移動物體溫度測量
TS105-2	-20～100℃	溫度計，微波爐，室內空調，高溫計，汽車環境控制
TS118-1	跟處理電路相關（普通-20～300℃）	無接觸溫度測量，移動物體溫度測量，溫度控制，火災報警
TS118-3	跟處理電路相關（普通-20～300℃）	無接觸溫度測量，溫度控制，火災報警，氣候控制系統
TSEV01	0～300℃（精確度：0.1℃）	家庭，醫療，汽車，安全，工業

三． 參考文獻

孔力、 梁福平. 傳感器原理及檢測技術.華中科技大學出版社

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