溫度傳感器——精選推薦

2024年3月31日發(作者：聲名鵲起什么意思)

溫度傳感器

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農業生產過程中一個很重要而普遍的測量參數。

溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節約能源、生產安全、促進國民經濟的

發展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數量在各種傳感器中居首

位。

溫度的變化會改變物體的某種特性，如體積、電阻、電容、電動勢、磁性能、頻率、光

學特性及熱噪聲等，溫度傳感器就是以此為原理對溫度進行間接測量的。很多材料的特性都

會隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當多。工農業生產中溫度測量的范圍

極寬，從零下上百度到零上幾千度，而不同材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內

使用。隨著生產的發展，新型溫度傳感器還在不斷涌現，如微波測溫溫度傳感器、噪聲測溫

溫度傳感器、溫度圖測溫溫度傳感器、熱流計、射流測溫計、核磁共振測溫計、穆斯保爾效

應測溫計、約瑟夫遜效應測溫計、低溫超導轉換測溫計、光纖溫度傳感器等。

按照溫度傳感器與被測介質的接觸方式劃分，可以將其分為兩大類：接觸式和非接觸式。

? 接觸式溫度傳感器需要與被測介質保持接觸，使兩者進行充分的熱交換而達到同一

溫度，這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶式、PN結式等。這類傳感器的優勢是測量

穩定，精度高，不容易受到環境因素的干擾，可以長時間的對目標進行連續測量。缺點

是受被測物體影響較大，容易損壞，空間局限性大。

? 非接觸式溫度傳感器則無需與被測介質接觸，而是通過檢測被測介質的熱輻射或對

流傳來達到測溫的目的，這一類傳感器最典型是紅外測溫傳感器。這類傳感器的優勢是

可以測量運動狀態物體的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，運動中的活塞溫度）及

熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布），因為不需要接觸所以受空間局限小，更

加靈活。劣勢是容易受到環境干擾。

按照傳感器的輸出方式及接口方式劃分，可以將其分為模擬式和數字式兩大類。模擬式

溫度傳感器輸出的是模擬信號，必須經過專門的接口電路轉換成數字信號后才能由微處理器

進行處理。數字式溫度傳感器輸出的是數字信號，一般只需少量外部元器件就可直接送至微

處理器進行處理。

1. 常用測溫度手段及其原理

常用的接觸式測溫手段包括熱變形、熱電偶、熱電阻等，常見的非接觸式測溫原理主

要是熱輻射。

（1）熱變形

熱變形的原理是材料（金屬、半導體、液體、氣體等）在環境溫度變化的時候會產生形

變，這個形變的大小可以用來判斷溫度變化量的多少。圖1展示了一個依靠熱變形原理制作

的開關型溫度傳感器。

雙金屬片

金屬A

金屬B

觸點閉合

雙金屬片

金屬A

金屬B

觸點閉合

加熱

圖1 熱變形開關型溫度傳感器

這個傳感器使用兩個不同膨脹系數的金屬片貼在一起組成，隨著溫度變化，一種材料比

另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲，從而斷開了觸點，當溫度降低的時候，金屬

回歸原始位置，觸點吸合。如果將金屬彎曲的曲率轉換成一個電信號輸出，則該傳感器就變

成了模擬量傳感器了，它就不止是能感知外界溫度的變化，還能一定程度上量化外界的溫度。

其它同樣原理的傳感器雖然結構不同，但是本質是相同的。

（2）熱電偶

熱電偶的原理是熱電效應，可以通過測量熱電動勢來測量溫度。兩種不同導體或半導體

（稱為熱電偶絲或熱電極）的組合稱為熱電偶（Thermocouple），熱電極的兩端接合形成回

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熱端

（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為基準端）；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。其原理如圖2所示。

V

1

金屬A

熱端

V

out

金屬B

冷端

加熱

圖2 熱電偶測溫原理圖

V

2

有上述原理可以看出：

?

?

為零；

? 熱電偶回路總熱電動勢的大小只與材料和接點溫度有關，與熱電偶的尺寸、

熱電偶必須采用兩種不同的材料作為電極，否則無論導體截面如何、溫度

若熱電偶兩接點溫度相同，盡管采用了兩種不同的金屬，回路總電動勢恒

分布如何，回路中的總熱電動勢恒為零；