溫度傳感器的對(duì)比分析

1熱電偶
       熱電偶是把兩根不同的金屬的一-端焊接在一起構(gòu)成檢測(cè)端(即熱端)，另一端斷開(kāi)(即冷端)，用導(dǎo)線與儀表相連接，如圖1所示。熱端放在需要測(cè)量溫度的目標(biāo)物體上，構(gòu)成-一個(gè)閉合回路。熱電偶是--種自發(fā)電式傳感器，無(wú)需外加電源。熱電偶可以直接測(cè)量溫度。由于兩種金屬材質(zhì)不同，電子密度也不同，因而有電子擴(kuò)散產(chǎn)生，穩(wěn)定均衡后則產(chǎn)生了電勢(shì)差。當(dāng)兩端存在溫度差時(shí)，回路中就會(huì)有電流產(chǎn)生，繼而有熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)的值也就可以得到溫度值，通過(guò)電氣儀表將電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶可以被看作是- -種能量轉(zhuǎn)換器，它可以將熱能轉(zhuǎn)換為電能。值得注意的是,在實(shí)際測(cè)量中，當(dāng)熱電偶的冷端溫度不 是0℃時(shí)，必須對(duì)其冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正。
   
       熱電偶的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾個(gè)方面:①熱電偶的性能很穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度比較好，使用方便，使用壽命比較長(zhǎng);②精度高，熱電偶與被測(cè)物體直接接觸，不受中間介質(zhì)的干擾;③熱響應(yīng)時(shí)間快，熱電偶對(duì)溫度改變的反響靈敏;④熱電偶的測(cè)量溫度范圍比較大，從-40 ℃~+ 1600 ℃都可以連續(xù)測(cè)溫。
2熱電阻式溫度傳感器
       熱電阻式傳感器“是根據(jù)導(dǎo)電物體的電阻率隨其溫度的改變而改變的溫度電阻效應(yīng)原理而制作的傳感器，主要包含熱電阻和熱敏電阻兩種。熱電阻式溫度傳感器的測(cè)量精度很高、性能比較穩(wěn)定，魯棒性好。具有以下優(yōu)點(diǎn):①電阻的溫度系數(shù)很大;②靈敏度非常高;③體積比較小;④響應(yīng)快;⑤其阻值的范圍為1 M~10M，可以自由選擇;⑥測(cè)量電路非常簡(jiǎn)單;⑦制作成本低。基于以上這些優(yōu)點(diǎn)，熱電阻式溫度傳感器正在逐漸取代傳統(tǒng)溫度傳感器。熱電阻式溫度傳感器主要包括熱電阻和熱敏電阻兩種。
       熱電阻主要針對(duì)被測(cè)范圍是中低溫區(qū)的情況，測(cè)溫原理是依據(jù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的升高而增加這-特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)溫的。熱電阻大多數(shù)是由純金屬材料制作而成，其中應(yīng)用廣泛的是鉑和銅。
熱敏電阻的測(cè)溫原理是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度改變而改變的特性。熱敏電阻可以分為正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)( NTC)熱敏電阻以及臨界溫度電阻器(℃TR)這三類。PT℃是指電阻率隨著溫度的升高急劇增加的熱敏電阻。正溫度系數(shù)的熱敏電阻作為測(cè)溫工具，主要用途有:電冰箱壓縮機(jī)的起動(dòng)電路、防止電動(dòng)機(jī)電流過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象的保和限流電路，以及裝在干燥器上作為恒溫開(kāi)關(guān)。NTC是指電阻率隨著溫度的升高而比較緩慢勻速減少的熱敏電阻。主要用在電子產(chǎn)品中測(cè)量微波的功率、對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、補(bǔ)償以及控制。除用作溫度傳感器，熱敏電阻還可以用作氣體傳感器濕度傳感器等。各種熱敏電阻的特性如圖2所示。
   
3集成溫度傳感器
       集成溫度傳感器是集溫度敏感元件、偏置電路、放大模塊、運(yùn)算模塊以及補(bǔ)償電路于- -體的溫度傳感器，利用微電子技術(shù)以及集成工藝將這幾個(gè)模塊集成在一個(gè)芯片上。集成溫度傳感器具有測(cè)量溫度精度比較高、體積小、重量輕、性能好、響應(yīng)速度比較快、輸出阻抗低，并且可以與數(shù)字電路直接相連。但集成溫度傳感器的缺點(diǎn)是其工作溫度范圍比較小(-55℃~+150℃)。集成溫度傳感器功耗小，可以做成小型封裝產(chǎn)品，在健身跟蹤、可佩戴產(chǎn)品、數(shù)據(jù)記錄儀等方面都有廣泛應(yīng)用。
4結(jié)語(yǔ)
       由于不同的溫度傳感器有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，我們?cè)谑褂脮r(shí)會(huì)根據(jù)具體需求選擇合適的、性價(jià)比高的，不過(guò)溫度傳感器的數(shù)字化和正確化終究是未來(lái)的趨勢(shì)。