什么是溫度傳感器？

溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。

溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測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。

溫度傳感器的工作原理

溫度傳感器通過利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為可用輸出信號。

現代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應用在生產實踐的各個領域中，也為我們的生活提供了無數的便利和功能。

溫度傳感器怎么測好壞

1、若是有表的話，可以將傳感器接到表上，將傳感器放到冰水混合物中，看表的顯示時不是0攝氏度，讀數是否變化。

2、若是沒有表的話，考慮傳感器的測溫范圍，可以看看鉑電阻三線制的測溫。

3、將傳感器放到冰水混合物中，用萬用表測量電阻，鉑電阻就這么幾個典型值，PT100，PT1000，PT200，在冰水混合物中的讀值為100歐姆，1000歐姆，200歐姆。

4，手握傳感器，讀數隨之變化，變化幅度一致。

溫度傳感器的測量方法

溫度傳感器的測量方法按照感溫元件是否與被測介質接觸，可以分為接觸式與非接觸式兩大類。

接觸時溫度測量

接觸式測溫的方法就是使溫度敏感元件與被測溫度對象相接觸，使其進行充分的熱交換，當熱交換平衡時，溫度敏感元件與被測溫度對象的溫度相等，測溫傳感器的輸出大小即反映了被測溫度的高低。

常用的接觸式測溫的溫度傳感器主要有熱膨脹式溫度傳感器、熱電偶、熱電阻、熱敏電阻和溫敏晶體管等。這類傳感器的優點是結構簡單、工作可靠、測量精度高、穩定性好、價格低；缺點是有較大的滯后現象（測溫時由于要進行充分的熱交換），不方便對運動物體進行溫度測量，被測對象的溫度場是受傳感器接觸的影響，測溫范圍受到感溫元件材料性質的限制等。

常見的接觸式測溫的溫度傳感器主要有將溫度轉化為非電量和將溫度轉化為電量兩大類。而轉化為非電量的溫度傳感器主要是熱膨脹式溫度傳感器；轉化為電量的溫度傳感器主要是熱電偶、熱電阻、熱敏電阻和集成溫度傳感器等。由于熱電偶、熱電阻和熱敏電阻都屬于熱電式傳感器，是把溫度轉換成電勢和電阻的方法并且目前已在工業生產中得到了廣泛的應用，在此不予述說。主要介紹熱膨脹式溫度傳感器和集成溫度傳感器的原理及應用。

（1）熱膨脹式溫度傳感器

熱膨脹式溫度傳感器是基于液體、固體、氣體受熱時產生熱膨脹的工作原理而制成的，因而這類溫度傳感器有液體膨脹式、固體膨脹式和氣體膨脹式三大類。

日常生活中常用的酒精溫度計、水銀溫度計就是液體膨脹式溫度傳感器。它是在有刻度而又透明的細玻璃管內充入液體（酒精、水銀），當液體因溫度的變化而在玻璃管內伸縮變化時，通過讀取液體表面對應的刻度值即可獲取溫度值。

固體膨脹式溫度傳感器是由兩片具有不同熱膨脹系數的熱敏金屬緊固結合在一起而成的雙金屬片構成的，為了提高靈敏度，雙金屬片常常作為螺旋型，螺旋型雙金屬片一端固定，一端根指針軸相連。當溫度變化時，螺旋型雙金屬片跟指針連接的自由端便繞中心軸旋轉，同時帶動指針在刻度盤上指示出相應的溫度值。

氣體膨脹式溫度傳感器是基于封閉在密封容器中的氣體壓力隨溫度變化而變化這一原理進行測溫的，利用這一原理制作的溫度傳感器常常又稱為壓力式溫度傳感器。當溫度變化時，文包內的氣體壓力也會隨著改變，氣壓通過毛細管傳遞，帶動彈簧管運動，進而改變指針在刻度盤上所指的位置，從而測得溫包所處的溫度，即被測溫度。

（2）集成溫度傳感器

由于晶體管PN結的正向電壓降都是以大約-2mV%2F℃在斜率隨溫度變化而變化，并且比較穩定，同時晶體管的基極發射極電壓與溫度基本上呈線性關系，故可利用這些特殊性對溫度進行測量。

①集成溫度傳感器的基本工作原理+把測溫晶體管和激勵電路、放大電路等集成在一個小硅片上，就構成了集成溫度傳感器。與其他測溫傳感器相比較，它具有線性度高、精度高、體積小、響應快、價格低等優點；缺點是測溫范圍窄，一般為-50℃～150℃。

②+電流輸出型集成溫度傳感器+集成溫度傳感器的輸出有電壓輸出和電流輸出兩大類，其中電流輸出型的應用比較廣泛。

非接觸式溫度測量

非接觸式溫度測量任何物體受熱后都會有一部分熱量轉變成輻射能（又稱為熱輻射），溫度越高，輻射到周圍的能量也就越多，而且兩者之間滿足一定的函數關系。由于非接觸式溫度測量是利用了物體的熱輻射，故常常也成為輻射式溫度測量。

非接觸式溫度測量系統一般由兩部分構成：

a.光學系統

由于瞄準被測物體，把被測物體的輻射集中到檢測元件上

b.檢測元件

由于把匯聚的輻射能轉換為電信號。+非接觸式溫度傳感器按傳感器的輸入量可分為輻射式溫度傳感器、亮度式溫度傳感器和比色溫度傳感器。下面分別給予介紹。

（1）輻射式溫度傳感器

輻射式溫度傳感器分為全輻射溫度傳感器和部分輻射溫度傳感器。

①全輻射溫度傳感器是利用物體在全光譜范圍內總輻射能量與溫度的關系來測量溫度的，由于是對全輻射波長進行測量，所以希望光學系統有較寬的光譜特性，而且熱敏檢測元件也采用沒有光譜選擇性的元件。

②部分熱輻射溫度傳感器為了提高溫度傳感器的靈敏度，有時也可根據特殊測量的要求，采用具有光譜選擇性的檢測元件。常見的部分熱輻射溫度傳感器的檢測元件主要有光電池、光敏電阻、紅外探測元件等。

下面，對紅外溫度傳感器的測溫原理做簡單介紹。

自然界中的任何物體，只要其溫度在絕對零度以上，都會產生紅外光向外界輻射能量。所輻射能量的大小，直接與該物體的溫度有關，用公式可表達為：

E=3D（T4-T04） 式中

E――物體在溫度T時單位面積和單位時間的紅外輻射總量；

――斯蒂芬―玻爾茲曼常數：=5.67*10-8w/m2k4

――物體的輻射率，即物體表面輻射本領與黑體輻射本領之比值，黑體T――物體的溫度（K）；

T0――物體周圍的環境溫度（K）。

紅外溫度傳感器的測溫范圍很寬，從-50到3000以上。在不同的溫度范圍，對象發出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫（0～100）范圍內，能量主要集中在中紅外和遠紅外波長。

主光學系統有兩個作用：把被測位置的紅外線集中到檢測元件上；把進入儀表的紅外線發射面限制在固定的范圍內；檢測元件把紅外線能量轉換為電信號；信號處理單元把檢測元件輸出的信號，用電子技術和計算機技術進行處理，變成人們需要的各種模擬量和數字量信息；顯示單元把處理過的信號變成人們可閱讀的數字或圖表；瞄準系統用于瞄準（或指示）被測部位，有些紅外溫度傳感器不需要瞄準。

（2）亮度式溫度傳感器

亮度式溫度傳感器是利用物體的單色輻射亮度LλT隨溫度變化的原理，一被測物體光譜的一個狹窄區域內的亮度與標準輻射體的亮度進行比較來測量溫度的。由于實際物體的單色輻射發射系數ελ小于絕對黑體，即ελ《1，因而實際物體的單色亮度LλT小于絕對黑體的單色亮度。由于在溫度T時，絕對黑體的單色輻射亮度L*λT為式中，c1-第一輻射常數，c1=2C2

C2-----第二輻射常數，c2=ch/k=0.014 388m。

（3）比色溫度傳感器

比色溫度傳感器是以兩個波長的輻射亮度之比隨溫度變化的原理來進行溫度測量的。

審核編輯：湯梓紅