溫度傳感器特性的測(cè)量：溫度傳感器
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溫度傳感器
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本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
審核
。
溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
中文名
溫度傳感器
外文名
temperature transducer
開始時(shí)間
17世紀(jì)初
主要類型
熱電偶、熱敏電阻等
目錄
1
主要分類
?
接觸式
?
非接觸式
2
工作原理
?
電阻傳感
?
熱電偶傳感
3
挑選方法
4
選用注意
5
檢定裝置
6
安裝使用
7
發(fā)展?fàn)顩r
8
主要用途
9
應(yīng)用領(lǐng)域
溫度傳感器主要分類
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語音
溫度傳感器接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，又稱溫度計(jì)。
溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。一般測(cè)量精度較高。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉取５蜏販囟扔?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測(cè)量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。
溫度傳感器非接觸式
它的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫儀表。這種儀表可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。
最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見輻射高溫計(jì)）和比色法（見比色溫度計(jì)）。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng)，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來測(cè)量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度。
非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對(duì)最高可測(cè)溫度原則上沒有限制。對(duì)于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測(cè)溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，輻射測(cè)溫 逐漸由可見光向紅外線擴(kuò)展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。
溫度傳感器工作原理
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金屬膨脹原理設(shè)計(jì)的傳感器金屬在環(huán)境溫度變化后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的延伸，因此傳感器可以以不同方式對(duì)這種反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。雙金屬片式傳感器
溫度傳感器
雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào)。雙金屬桿和金屬管傳感器隨著溫度升高，金屬管（材料A）長(zhǎng)度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長(zhǎng)度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進(jìn)行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào)。液體和氣體的變形曲線設(shè)計(jì)的傳感器在溫度變化時(shí)，液體和氣體同樣會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化。多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化，這樣產(chǎn)生位置的變化輸出（電位計(jì)、感應(yīng)偏差、擋流板等等）。
溫度傳感器電阻傳感
金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。對(duì)于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號(hào)。電阻共有兩種變化類型正溫度系數(shù)溫度升高=阻值增加溫度降低=阻值減少負(fù)溫度系數(shù)溫度升高=阻值減少
熱電阻
溫度降低=阻值增加
溫度傳感器熱電偶傳感
熱電偶由兩個(gè)不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí)，輸出電位差的變化量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間。
[1]
熱電偶
由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測(cè)量快速變化的過程。
溫度傳感器挑選方法
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如果要進(jìn)行可靠的溫度測(cè)量，首先就需要選擇正確的溫度儀表，也就是溫度傳感器。其中熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻(RTD)和溫度IC都是測(cè)試中最常用的溫度傳感器。以下是對(duì)熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點(diǎn)介紹。1、熱電偶
熱電偶是溫度測(cè)量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境，而且結(jié)實(shí)、價(jià)低，無需供電，也是最便宜的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成，當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí)，熱電偶電路中就有電勢(shì)差。可用測(cè)量的電勢(shì)差來計(jì)算溫度。不過，電壓和溫度間是非線性關(guān)系，溫度由于電壓和溫度是非線性關(guān)系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測(cè)量，并利用測(cè)試設(shè)備軟件或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx)。AgilentA和A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測(cè)量了運(yùn)算能力。簡(jiǎn)而言之，熱電偶是最簡(jiǎn)單和最通用的溫度傳感器，但熱電偶并不適合高精度的的測(cè)量和應(yīng)用。2、熱敏電阻
溫度傳感器（圖6）
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料， 大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感。熱敏電阻在兩條線上測(cè)量的是絕對(duì)溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可測(cè)溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變?cè)斐?00Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測(cè)量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對(duì)于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。熱敏電阻還有其自身的測(cè)量技巧。熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn)，它能很快穩(wěn)定，不會(huì)造成熱負(fù)載。不過也因此很不結(jié)實(shí)，大電流會(huì)造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致永久性的損壞。通過對(duì)兩種溫度儀表的介紹，希望對(duì)大家工作學(xué)習(xí)有所幫助。
溫度傳感器選用注意
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溫度傳感器（圖7）
1、被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制，是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送；2、測(cè)溫范圍的大小和精度要求；3、測(cè)溫元件大小是否適當(dāng)；4、在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合，測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求；5、被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害；6、價(jià)格如保，使用是否方便。
溫度傳感器檢定裝置
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溫度傳感器檢定規(guī)程：
溫度傳感器（圖8）
1、《JJG229-2010工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》2、《JJG833-2007標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠10-鉑熱電偶檢定規(guī)程》3、《JJG141-2000工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》4、《JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》5、《JJG368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程》溫度傳感器檢定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)及指標(biāo)：1、測(cè)量準(zhǔn)確度：0.01級(jí);分辨率0.1uV和0.1mΩ；2、掃描開關(guān)寄生電勢(shì)：≤0.4μV；
溫度傳感器（圖9）
3、溫度范圍： 水槽：(室溫+5~95)℃ 油槽：(95 ~ 300)℃ 低溫恒溫槽：(-80 ~ 100)℃ 高溫爐：(300~1200)℃；4、控溫穩(wěn)定度：優(yōu)于0.01℃/10min(油槽、水槽、低溫恒溫槽);0.2℃/min(管式檢定爐)；5、總不確定度：熱電偶檢定，測(cè)量不確定度優(yōu)于0.7℃，重復(fù)性誤差<0.25℃;熱電阻檢定測(cè)量不確定度優(yōu)于50mk，重復(fù)性誤差<10mk；6、檢定數(shù)量：一次可同時(shí)檢熱電偶(1-8)支，一次可同時(shí)檢同線制熱電阻(1-7)支；7、工作電源：AC220V±10%，50Hz，并有良好保護(hù)接地；8、高溫爐功率：約2KW；9、恒溫槽功率：約2KW；10、微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)功率：<500。溫度傳感器檢定裝置功能和特點(diǎn)：1、檢定K、E、J、N、B、S、R、T等多種型號(hào)的工作用熱電偶；
溫度傳感器（圖10）
2、檢定Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻，玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)；3、多路低電勢(shì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，寄生電勢(shì)≤0.4μV；4、控制1-4臺(tái)高溫爐；5、溫場(chǎng)測(cè)試：可進(jìn)行檢定爐、油槽、水槽、低溫恒溫槽的溫場(chǎng)測(cè)試；6、線制轉(zhuǎn)換：可進(jìn)行二線制、三線制、四線制電阻檢定；7、軟件具有比對(duì)實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)、溫場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)功能；8、在Windows2000/XP以上平臺(tái)，全中文界面，標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng)，方便快捷。可實(shí)現(xiàn)：1）設(shè)備自檢、查線；2）屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV；3）檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集；4）自動(dòng)生成符合要求的檢定記錄；5）自動(dòng)保存檢定結(jié)果，且不可人工更改；6）查詢各種熱電偶、熱電阻分度表及其它幫助；7）熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數(shù)據(jù)、控溫曲線查詢 統(tǒng)計(jì)及計(jì)量的智能化管理功能。
溫度傳感器安裝使用
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溫度傳感器在安裝和使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)方可保證最佳測(cè)量效果：1、安裝不當(dāng)引入的誤差
溫度傳感器（圖11）
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，換句話說，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8～10倍;熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃;熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)，所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測(cè)介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測(cè)量管內(nèi)氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了，保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴(yán)重，這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)的損耗而且還會(huì)引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百度。3、熱惰性引入的誤差
溫度傳感器（圖12）
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測(cè)溫度的變化，在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測(cè)溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測(cè)量滯后，用熱電偶檢測(cè)出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測(cè)量滯后越大，熱電偶波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測(cè)溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準(zhǔn)確的測(cè)量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在較精密的溫度測(cè)量中，使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時(shí)校正及更換。4、熱阻誤差高溫時(shí)，如保護(hù)管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔，以減小誤差。
溫度傳感器發(fā)展?fàn)顩r
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溫度傳感器（圖13）
近年來，我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了傳感器市場(chǎng)的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個(gè)傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而可以進(jìn)行溫度精確測(cè)量與自動(dòng)控制的半導(dǎo)體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測(cè)量與控制、溫度補(bǔ)償、流速、流量和風(fēng)速測(cè)定、液位指示、溫度測(cè)量、紫外光和紅外光測(cè)量、微波功率測(cè)量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來汽車電子、消費(fèi)電子行業(yè)的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了我國(guó)溫度傳感器需求的快速增長(zhǎng)。
溫度傳感器主要用途
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溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)很重要而普遍的測(cè)量參數(shù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位，約占50%。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測(cè)量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動(dòng)勢(shì)、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新型溫度傳感器還會(huì)不斷涌現(xiàn)。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測(cè)量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用。溫度傳感器與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測(cè)介質(zhì)保持熱接觸，使兩者進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測(cè)介質(zhì)接觸，而是通過被測(cè)介質(zhì)的熱輻射或?qū)α鱾鞯綔囟葌鞲衅鳎赃_(dá)到測(cè)溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測(cè)溫傳感器。這種測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)是可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物質(zhì)的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉(zhuǎn)著的水泥窯的溫度）及熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布）。
溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域
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溫度傳感器
[2]
是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼 開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一起，對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位測(cè)量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不 加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度 也各不相同。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)
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冷卻液溫度傳感器的作用及故障現(xiàn)象 ONE
作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器是為發(fā)動(dòng)機(jī)模塊ECM提供各種重要信息的信號(hào)輸入端，如果傳感器出現(xiàn)異常或失效等故障，ECM將無法接收或接收到錯(cuò)誤的信息而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制造成嚴(yán)重后果。因此，對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器進(jìn)行正確的故障診斷意義重大。下面我們會(huì)重點(diǎn)介紹電控汽油發(fā)動(dòng)...
2020-06-131
麥科信Micsig
深圳麥科信儀器官方帳號(hào)
汽車?yán)鋮s液溫度傳感器信號(hào)汽修示波器測(cè)量
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器又稱為水溫傳感器，其傳感器器件一般是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋的水套或者節(jié)溫器內(nèi)并伸入水套中。冷卻液溫度傳感器其作用是用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制元件ECU根據(jù)該信號(hào)對(duì)噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)刻、怠速轉(zhuǎn)速等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，同時(shí)也會(huì)作為其他控制系統(tǒng)如控...
2021-01-111
創(chuàng)作者3957
深圳唯修匯科技有限公司
空調(diào)溫度傳感器可以隨便替換？聽聽專家怎么說
無論是家用空調(diào)還是中央空調(diào)，空調(diào)溫度傳感器都是非常關(guān)鍵的部件，空調(diào)機(jī)組的很多軟性故障，都是由溫度傳感器導(dǎo)致。了解空調(diào)溫度傳感器對(duì)空調(diào)維修非常重要，空調(diào)溫度傳感器的關(guān)鍵問題解釋如下：空調(diào)溫度傳感器實(shí)際是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度高阻值小，溫度低阻值高。不同品牌的空調(diào)采用的溫度傳...
2018-08-220
科技知訊匯
記錄互聯(lián)網(wǎng)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴
關(guān)于溫度傳感器，你知道哪些屬于溫度傳感器嗎？
溫度傳感器對(duì)于環(huán)境溫度的測(cè)量非常準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、車間、庫(kù)房等場(chǎng)所。對(duì)于溫度傳感器的種類非常多，不同的感溫元件不同的型號(hào)，可以從廠家產(chǎn)品手冊(cè)中獲知，下面將溫度傳感器的類型簡(jiǎn)介如下：通過感溫元件來分類可以大致分成鉑熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感...
2020-03-130
電子設(shè)計(jì)圈
專注高科技領(lǐng)域傳統(tǒng)PR、Social Media十余年
艾邁斯半導(dǎo)體創(chuàng)新推出全球最高精度的數(shù)字溫度傳感器
· AS6221是一套完整的溫度傳感器系統(tǒng)，測(cè)量精度可達(dá)±0.09°C，性能優(yōu)于市場(chǎng)上同類的數(shù)字溫度傳感器芯片· 借助該傳感器，健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的人體/皮膚溫度測(cè)量性能· 采用微型封裝，尺寸僅為1.5mm x 1mm·...
2020-12-030
參考資料
1.
傳感器設(shè)計(jì)原理
．西伯爾[引用日期2013-10-24]
2.
溫度傳感器在傳感器中的應(yīng)用
．溫度傳感器[引用日期2013-06-07]
溫度傳感器特性的測(cè)量：溫度傳感器特性測(cè)量及應(yīng)用
[電子教案] 氣墊法測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[2015-04-08 09:39:57][電子教案] 溫度傳感器特性測(cè)量及應(yīng)用[2015-04-08 09:39:28][電子教案] 全息照相[2015-04-08 09:39:11][電子教案] 超聲光柵測(cè)聲速[2015-04-08 09:38:49][電子教案] 磁阻傳感器與地磁場(chǎng)測(cè)量講義[2015-04-08 09:38:31][電子教案] 電學(xué)基本測(cè)量——測(cè)繪線性電阻和非線[2015-04-08 09:38:11][電子教案] 鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線[2015-04-08 09:37:51][電子教案] 邁克爾遜干涉儀講義[2015-04-08 09:37:31]
溫度傳感器特性的測(cè)量：溫度傳感器的溫度特性測(cè)量實(shí)驗(yàn).doc
溫度傳感器的溫度特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)
【目的要求】
測(cè)PN結(jié)溫傳溫實(shí)驗(yàn)儀器傳實(shí)驗(yàn)儀系統(tǒng)、電橋Pt100鉑電阻溫傳NTC1K熱電阻溫傳PN結(jié)溫傳電溫傳AD590、電壓型溫傳LM35、實(shí)驗(yàn)線實(shí)驗(yàn)原/℃ 特點(diǎn) 熱電阻 鉑電阻 -200——650 準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大 銅電阻 -50——150 鎳電阻 -60——180 半導(dǎo)體熱敏電阻 -50——150 電阻率大、溫度系數(shù)大、線性差、一致性差 熱電偶 鉑銠-鉑 （S） 0——1300
用于高溫測(cè)量、低溫測(cè)量?jī)纱箢悺⒈仨氂泻銣貐⒖键c(diǎn)（如冰點(diǎn)） 鉑銠-鉑銠（B） 0——1600 鎳鉻-鎳硅（K） 0——1000 鎳鉻-康銅（E） -200——750 鐵-康銅 （J） -40——600 其它 PN結(jié)溫度傳感器 -50——150 體積小、靈敏度高、線性好、一致性差 IC溫度傳感器 -50——150 線性度好、一致性好
PN結(jié)溫度傳感器
1． 測(cè)試PN結(jié)的Vbe與溫度變化的關(guān)系，求出靈敏度、斜率及相關(guān)系數(shù)
PN結(jié)溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的結(jié)電壓對(duì)溫度依賴性，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度檢測(cè)的，實(shí)驗(yàn)證明在一定的電流通過情況下，PN結(jié)的正向電壓與溫度之間有良好的線性關(guān)系。通常將硅三極管b、c極短路，用b、e極之間的PN結(jié)作為溫度傳感器測(cè)量溫度。硅三極管基極和發(fā)射極間正向?qū)妷篤be一般約為600mV（25℃），且與溫度成反比。線性良好，溫度系數(shù)約為-2.3mV/℃,測(cè)溫精度較高，測(cè)溫范圍可達(dá)-50——150℃。缺點(diǎn)是一致性差，互換性差。
通常PN結(jié)組成二極管的電流I和電壓U滿足（1）式
（1）
在常溫條件下，且時(shí)，（7）式可近似為
（2）
（7）、（8）式中:
T 為熱力學(xué)溫度 ； Is 為反向飽和電流；
正向電流保持恒定條件下，PN結(jié)的正向電壓U和溫度t近似滿足下列線性關(guān)系
U=Kt+Ugo （3）
（3）
2.玻爾茲曼常數(shù)測(cè)定
PN結(jié)的物理特性是物理學(xué)和電子學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。模塊通過專用電路來測(cè)量研究PN結(jié)擴(kuò)散電流與結(jié)電壓的關(guān)系，證明此關(guān)系遵循指數(shù)變化規(guī)律，并準(zhǔn)確的推導(dǎo)出玻爾茲曼常數(shù)（物理學(xué)的重要常數(shù)之一）。
由半導(dǎo)體物理學(xué)可知，PN結(jié)的正向電流——電壓關(guān)系滿足式（1），式（1）中，I是通過PN結(jié)的正向電流，IS是不隨電壓變化的常數(shù)（漏電流）。T是熱力學(xué)溫度。e是電子的電荷量，U為PN結(jié)正向壓降。由于在常溫（300K）時(shí)KT/e≈0.026V，而PN結(jié)正向壓降約為幾百毫伏，則exp(eU/KT)>>1,則式（1）中-1項(xiàng)可忽略，于是有：
(2)
即：PN結(jié)正向電流隨正向電壓按指數(shù)規(guī)律變化。如測(cè)出PN結(jié)I-U關(guān)系值，則利用式（1）可以求出e/KT。在測(cè)得實(shí)際溫度T后就可以得到e/K常數(shù)，把電子電荷量代入即可求得玻爾茲曼常數(shù)K。
在實(shí)際測(cè)量中，二極管的PN結(jié)I-U關(guān)系雖也滿足指數(shù)關(guān)系，但求得的K往往偏小，這是因?yàn)橥ㄟ^二極管電流一般包括三個(gè)成分：[1]擴(kuò)散電流，它嚴(yán)格遵循式（8）；[2]耗盡層復(fù)合電流，它正比于exp(eU/2KT);[3]表面電流，它是由Si和SiO2界面中雜質(zhì)引起的。其值正比于exp(eU/mKT),一般m>2。因此為了準(zhǔn)確的推導(dǎo)出K，不宜采用二極管，而采用硅三極管，且接成共基極電路。因?yàn)榇藭r(shí)三極管C和B短接，C極電流僅僅是擴(kuò)散電流，復(fù)合電流主要在B極中出現(xiàn)。這樣測(cè)量E極電流就能得到滿意的結(jié)果。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
1．玻爾茲曼常數(shù)測(cè)定
按實(shí)驗(yàn)要求接好電路。為保證改變I-U值時(shí)PN結(jié)溫度不變，將PN結(jié)插入干井爐井內(nèi)并將溫度設(shè)定控制50℃（±0.1℃），調(diào)節(jié)電位器改變U1 （Ube）和U2（U0）值，每間隔0.02V測(cè)一點(diǎn)，約測(cè)10點(diǎn)左右，至U2值達(dá)到飽和時(shí)（ U2值變化很小或基本不變）結(jié)束測(cè)量。
數(shù)據(jù)記錄如下： t=50℃
U1/V 0.300 0.320 0.340 0.360 0.380 0.400 0.420 0.440 0.460 0.480 U2/V
曲線擬合：運(yùn)用最小二乘法將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入線性回歸，指數(shù)回歸，乘冪回歸這三種常用的基本函數(shù)，然后求出衡量各回歸函數(shù)的好壞標(biāo)準(zhǔn)差δ。對(duì)已測(cè)出的U1和U2，多對(duì)數(shù)據(jù)，以U1為自變量，U2作因變
溫度傳感器特性的測(cè)量：溫度傳感器的溫度特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)
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溫度傳感器的溫度特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)
【目的要求】
測(cè)量PN結(jié)溫度傳感器的溫度特性；測(cè)試PN結(jié)的正向電流與正向電壓的關(guān)系（指數(shù)變化規(guī)律）并計(jì)算出玻爾茲曼常數(shù)。
【實(shí)驗(yàn)儀器】
FD-ST-TM溫度傳感器溫度特性實(shí)驗(yàn)?zāi)K（需配合FD-ST系列傳感器測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)儀）含加熱系統(tǒng)、恒流源、直流電橋、Pt100鉑電阻溫度傳感器、NTC1K熱敏電阻溫度傳感器、PN結(jié)溫度傳感器、電流型集成溫度傳感器AD590、電壓型集成溫度傳感器LM35、實(shí)驗(yàn)插接線等）。
【實(shí)驗(yàn)原理】
“溫度”是一個(gè)重要的熱學(xué)物理量，它不僅和我們的生活環(huán)境密切相關(guān)，在科研及生產(chǎn)過程中，溫度的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)的結(jié)果至關(guān)重要，所以溫度傳感器應(yīng)用廣泛。溫度傳感器是利用一些金屬、半導(dǎo)體等材料與溫度相關(guān)的特性制成的。常用的溫度傳感器的類型、測(cè)溫范圍和特點(diǎn)見下表。
類型｜傳感器｜測(cè)溫范圍/℃｜特點(diǎn)｜
熱電阻｜鉑電阻｜-200——650｜準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大｜
銅電阻｜-50——150｜
鎳電阻｜-60——180｜
半導(dǎo)體熱敏電阻｜-50——150｜電阻率大、溫度系數(shù)大、線性差、一致性差｜
熱電偶｜鉑銠-鉑 （S）｜0——1300｜用于高溫測(cè)量、低溫測(cè)量?jī)纱箢悺⒈仨氂泻銣貐⒖键c(diǎn)（如冰點(diǎn)）｜
鉑銠-鉑銠（B）｜0——1600｜
鎳鉻-鎳硅（K）｜0——1000｜
鎳鉻-康銅（E）｜-200——750｜
鐵-康銅 （J）｜-40——600｜
其它｜PN結(jié)溫度傳感器｜-50——150｜體積小、靈敏度高、線性好、一致性差｜<通常【實(shí)
