温度传感器的选择

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1、利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化 的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分 为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。如 果您要进行可靠的温度测量，就需要为您的应用选择正确的温度传感器。热电偶、热敏电阻、 铂电阻(RTD)和温度IC是测试中最常用的温度传感器1热电偶热电偶是温度测量中最常用的传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境, 而且结实、价低，无需供电，尤其最便宜。热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属A 和金属B)构成，如图1所示。当热电偶一端受热时，热

2、电偶电路中就有电势差。可用测量 的电势差来计算温度。不过，电压和温度间是如图2所示的非线性关系，温度由于电压和温度是非线性关系，因此 需要为参考温度(Tref)作第二次测量，并利用测试设备软件和/或硬件在仪器内部处理电压- 温度变换，以最终获得热偶温度(Tx)。Agilent34970A和34980A数据采集器均有内置的测量 了运算能力。简而言之，热偶是最简单和最通用的温度传感器，但热偶并不适合高精度的应用。 2热敏电阻热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会 造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产 工艺有很大关系。

3、制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它 对自热误差极为敏感。热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度，有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范 围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25C时的阻值为5kQ,每1C的温度改变造成200Q的 电阻变化。注意10Q的引线电阻仅造成可忽略的0.05C误差。它非常适合需要进行快速和 灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自 热误差。2.1测量技巧热敏电阻体积小是优点，它能很快稳定，不会造成热负载。不过也因此很不结实，大电 流会造成自热。由于热敏电阻是一种

4、电阻性器件，任何电流源都会在其上因功率而造成发热。 功率等于电流平方与电阻的积。因此要使用小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中，将导 致永久性的损坏。3铂电阻温度传感器与热敏电阻相似，铂电阻温度传感器(RTD)也是用铂制成的热敏感电阻。当通过测量电 压计算RTD温度时，数字万用表用已知电流源测量该电流源所产生的电压。这一电压为两 条引线(Vlead)上的压降加RTD上的电压(Vtemp)。例如，常用RTD的电阻为100Q，每1C 仅产生0.385Q的电阻变化。如果每条引线有10Q电阻，就将造成26C的测量误差，这是不 可接受的。所以应对RTD作4线欧姆测量。RTD是最精确和最稳定的温度传感器，

5、它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD也是 最慢和最贵的温度传感器。因此RTD最适合对精度有严格要求，而速度和价格不太关键的 应用领域。3.1测量技巧使用5mA电流源会因自热造成2.5C的温度测量误差。因此把自热误差减到最小是极为 重要的。4线测量更为精确，但需要两倍的引线和两倍的开关。4温度IC温度集成电路(IC)是一种数字温度传感器，它有非常线性的电压电流-温度关系。有些 IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出形式。4.1两类具有如下温度关系的温度IC电压 IC: 10 mV/K。电流 IC: 1yAK。温度IC的输出是非常线性的电压/C。实际产生的是电压Kelvin，

6、因此室温时的1C输 出约为3V。温度IC需要有外电源。通常温度IC是嵌入在电路中而不用于探测。温度IC缺点是温度范围非常有限，也存在同样的自热、不坚固和需要外电源的问题。总 之，温度IC提供产生正比于温度的易读读数方法。它很便宜，但也受到配置和速度限制。4.2测量技巧温度IC体积较大，因此它变化慢，并可能造成热负载。把温度IC用于接近室温的场合。这是它最流行的应用。虽然测量范围有限，但也能测 量150 C的高温。5结语我们已讨论了各类常用温度传感器的优点和缺点。如果您了解必须的权衡，为您的应用 仔细选择正确的传感器，您就能避免常见的缺憾而实现可靠的温度测量。热电偶、热电阻温度传感器比较摘要:将

7、两种不同的金属导1本焊接在一起，构成闭合回营，如在焊接端即测量端）加热产主爲差,则在回踣中就 会产生熱电动势，止附现象称為塞贝克效应.（Seebeck-effect）。关键词:熱电偶热电阴温度传感器1-热电假、热电阻工作原理惡特点热电偶工作原理将两种不同的金厲导体焊接在一起，构成闭舍回路，如在焊接端：（即测翼端$仙热产生温差，则在回路中就会产生热电动 势,此种现象称为塞贝克效应（Seebeck-effect） 如将另一端7即琴考端*溫度保持一定一般为吟，那幺回路的热电动 势则变成测里端温度的单值函數。返种咲.测里热电动势的方法来则里温度的元件，即两种成菇的金屈导体，縑为热电偶。热电偶产生的热电

8、动势，其丈小仅与热电极材料艮两端温差育关，与热电极长度、直径无关。=热电阻工作原理工业用热电阻另柏热电阻前铜热电粗两太类。热电阻是利用糊质在遍度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阴的曼热部份（感温元件是用细金厲丝 均匀地飓繞左绝缘材料制成的骨架上。当緩测介辰中有温度岌生变化时，所测得的温度是感温元件所左范圉内愆质中的平均温=i热电偶、热电阻特点热电偶热电阴热电偶同其它种溫度计相比具有如下持点:a,优点热电偶可将温度量转擬成电量进行检则，闕于温度的测 星、控制，以及对遍度信号的枚六、变换雪都很方便， -结构简单，制造容易，价楮便宜，喑性小，-准硝度高，测温范齢*-能适应各种测量

9、对象的要求气特定部位或挟水场所），如 点温和面温的测星，适于远距离测量和控刪。k缺点测星准确度雄以超过0.2覽，-必须有蚩考端，并且温度要保持恒定尬在高遍枣长期使用时，因受涨测介质影响或气氛腐性作用 谊氧化、还原）等而发生劣化。热电阻同其它种温度计栢比具有如下持点：込优点-准确度高。在所有常甲温度计中，准确度最高，可1mkQ： 输出信号衣灵敏度高。如：&0乜用Pt1D0钳热电阻测温，当温度 变化时，其电阻值釣変化04Q如果通过电遂药2mA,则其 电压输出量变化再旳0陋在相同衆件下，即使灵敢度比较高的 良型热电偶,其热电动势变化也只有左右。也此可见，热电 阻的灵敏度较热电偶高一伞数量级。测温范圉

10、广，稳定性好。左振动小而适宜的坏境下，可在很长时 间内保 加饗以下的稳定性扪：无需塗琵晟温度值可由测得的电阴值直接求出。输出线性好。只用简单的辅朋回路就能得到线性输出，显示彼表 可均划劇度。块缺点-采用细金属丝的热电阻元件抗机碱冲击与振动性能差尸元件结枸复杂，制适囲难夫，尺寸较大,因社，热响应时间哉 - 不适宜测量体根牍小和温度髓变辰域。热电偶、热电阻通用要求二温度测量范国和允许误差热电偶名称型号分度号允差等级卿量范国Cc）允差（参考端为C）钳链304白链6WRB(WRR)逐2级60017000.0025 I t |3级6008004C80017000.005 I 11粕貯（M白WRS(WRP)瘗2级06001.5*c60016000.0025 I 11粕貯3廂WRR(WRQ).廉2级06001.5c600160