德國buehler溫度傳感器的四種類型

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溫度傳感器的四種類型及原理

溫度傳感器的四種類型及原理，傳感器也慢慢的在發展與完善，它具有一定的轉換能量的作用，在各行各業我們其實都能看到傳感器的身影，那么下面為大家分享溫度傳感器的四種類型及原理。

溫度傳感器的四種類型及原理1

1、接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測元件與被測對象之間可以良好的接觸。它通過傳導或者對流使之達到熱平衡狀態,從而使溫度計的顯示數值能直接表示被測對象的溫度。

2、非接觸式溫度傳感器

非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸,這種傳感器一般用于測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速的對象的表面溫度,也可用于測量溫度場的溫度分布。

3、熱電阻溫度傳感器

熱電阻溫度傳感器是利用導體或者半導體的電阻值隨其溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器。對于不同導體(半導體)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。

4、熱電偶傳感器

熱電偶是由兩種不同成份的導體接合而成的回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產生熱電動勢,這種現象叫做熱電效應,這種電動勢叫熱電勢。其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做測量端,另一端叫做補償端;

補償端與顯示儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電動勢。不同材質制作出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度也不相同。制作熱電偶的金屬材料必須具有很好的延展性,所以熱電偶測溫元件具有極快的響應速度,可以測量溫度快速變化的過程

溫度傳感器的四種類型及原理2

1、熱電偶的工作原理

當有兩種不同的導體和半導體 A 和 B 組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為 T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為 TO，稱為 自由端(也稱參考端)或冷端，則回路中就有電流產生，如圖 2-1(a)所示，即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產生電動勢的現象稱為塞 貝克效應。

與塞貝克有關的效應有兩個：其一，當有電流流過兩個不同導體的連 接處時，此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向)，稱為珀爾帖效應；其二， 當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于 溫度梯度的方向)，稱為湯姆遜效應。

兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢 EAB(T，T0)是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導體或半導體在接觸處產生的電勢，此電勢與兩種導體或半導體的性質 及在接觸點的溫度有關。

溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產生 的電勢，此電勢只與導體或半導體的性質和兩端的溫度有關，而與導體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集 中于接觸處端點的電子數不同而產生的電勢，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。

當回路斷開時，在斷開處 a，b 之間便有一電動勢差△V，其極性和大小與回路中的熱電勢一致，如圖 2-1(b)所示。并規定在冷端，當電流由 A 流向 B 時，稱 A 為正極，B 為負極。實驗表明，當△V 很小時，△V 與△T 成正比關系。定義△V 對△T 的微分熱電勢為熱電勢率，又稱塞貝克系數。塞貝克系數的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導體的熱電特性和結點的溫度差。

目前，國際電工委員會（IEC）推薦了 8 種類型的熱電偶作為標準化熱電偶，即為 T 型、E 型、J 型、K 型、N 型、B 型、R 型和 S 型。

2、熱電阻的工作原理

導體的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其阻值推算出被測物體的`溫度，利用此原理構成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內的溫度測量。

純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應具有以下特性：①電阻溫度系數要大而且穩定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關系。②電阻率高，熱容量小，反應速度快。③材料的復現性和工藝性好，價格低。④在測溫范圍內化學物理特性穩定。目前，在工業中應用廣的鉑和銅，并已制作成標準測溫熱電阻。

3、紅外溫度傳感器

在自然界中,當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內部熱運動的存在,就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于 0、75～100μm 的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。

SMTIR9901/02 是荷蘭 Smartec Company 生產的一款現在市場上應用比較廣的紅外傳感器，它是基于熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上，底層上的高溫接點和低溫接點通過一層極薄的薄膜隔離它們的熱量，高溫接點上面的黑色吸收層將入射的放射線轉化為熱能，由熱電效應可知，輸出電壓與放射線是成比例的， 通常熱電堆是使用 BiSb 和 NiCr 作為熱電偶。此外，

SMT9902sil 內部嵌入以 Ni1000 溫度傳感器和一小視角的硅濾片，使得測量溫度更加的準確。因為紅外輻射特性與溫度相關，可以使用不同的濾鏡來測量不同的溫度范圍。成熟的半導體工藝是產品小型化，低成本化。為了滿足某些應用，紅外傳感器開口視角可以設計成小至 7°。

4、模擬溫度傳感器

常見的模擬溫度傳感器有 LM3911、LM335、LM45、AD22103 電壓輸出型、AD590 電流輸出型。

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， 輸出電流 223μA（-50℃）~423μA（+150℃），靈敏度為 1μA/℃。當在電路中串接采樣電阻 R 時，R 兩端的電壓可作為輸出電壓。

注意 R 的阻值不能取得太大， 以保證AD590 兩端電壓不低于 3V。AD590 輸出電流信號傳輸距離可達到 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。

5、邏輯輸出型溫度傳感器

設定一個溫度范圍，一旦溫度超出所規定的范圍，則發出報警信號，啟動或關閉風扇、空調、加熱器或其它控制設備，此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510 是其典型代表。

LM56 是 NS 公司生產的高精度低壓溫度開關，內置 1、25V 參考電壓輸出端。最大只能帶 50μA 的負載。電源電壓從 2、7~10V，工作電流最大 230μA，內置傳感器的靈敏度為 6、2mV/℃，傳感器輸出電壓為 6、2mV/℃×T+395mV。

6、數字式溫度傳感器

它采用硅工藝生產的數字式溫度傳感器，其采用 PTAT 結構，這種半導體結構具有精確的，與溫度相關的良好輸出特性。PTAT 的輸出通過占空比比較器調制成數字信號，占空比與溫度的關系如下式：DC=0、32+0、0047*t，t 為攝氏度。

輸出數字信號故與微處理器 MCU 兼容，通過處理器的高頻采樣可算出輸出電壓方波信號的占空比，即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝，分辨率優于 0、005K。測量溫度范圍-45 到 130℃，故廣泛被用于高精度場合。