技术资讯 I 不同类型的温度传感器

 

本文要点

用于测量系统或环境温度的设备称为温度传感器。  

热电偶是工业、汽车和消费电子应用中最常见的温度传感器。  

红外传感器是通过感应物体表面红外辐射来检测其温度的电子传感器。  

 

温度传感器无处不在，从日常使用的烧水壶、冰箱、微波炉到热水器，都离不开它的身影。在新冠疫情期间，非接触式温度传感器被用于体温检测。此外，在医疗系统、食品加工设备、锅炉和石化系统中，温度传感器也发挥了关键作用。

 

由于应用范围广泛，温度传感器的种类十分多样，响应速度和测量精度也各不相同。接下来，我们讨论几种常见的温度传感器及其在电子器件中的重要作用。 

 

温度传感器的作用 

 

大多数电子器件都有额定的工作温度范围。然而，随着环境温度的升高，电子器件的性能会有所下降。当温度超过允许的上限时，器件可能因发热或热失控而损坏。因此，热特性是电子电路中器件选型的关键考量因素。在汽车、工业和消费电子应用中，要想保持系统的性能和可靠性，往往离不开温度传感器的支持。

 

温度传感器的类型

 

所有温度传感器都用于测量系统或环境温度，旨在防止系统过热，并对与温度相关的电气参数变化进行补偿。具体选择哪种温度传感器，取决于系统对响应速度和精度的要求。温度传感器分为以下几类：

 

热电偶

 

热电偶是一种非线性温度传感器，其灵敏度和温度范围取决于所使用的金属组合。热电偶的精度相对较低，但测温范围广，从 -200℃ 到 1750℃。

 

热电偶是工业、汽车和消费电子应用中最常见的温度传感器。其工作原理基于塞贝克效应——由于两种不同金属导线之间的温度差异而引起两种物质间的电压差的电热现象，其中电压差与温度变化成正比。借助查找表，可将电压差转换为温度测量值。 

 

电阻温度检测器（RTD）

 

电阻温度检测器（Resistance Temperature Detectors，RTD）通过电阻变化来感测温度，要求材料具有明确的电阻与温度关系。铂因其电阻与温度之间的线性关系，成为最常用的 RTD 材料。铂 RTD 具有稳定性好、精度高、重复性优良的特点，工作温度范围为 -270℃ 至 850℃。镍、铜等其他材料也可用于 RTD，但精度较低。 

 

热敏电阻 

 

与 RTD 一样，热敏电阻也利用电阻来测量温度。但热敏电阻使用的材料是聚合物或陶瓷，成本较低，精度略逊于 RTD。热敏电阻分为两种类型：

 

1

负温度系数（NTC）热敏电阻：

电阻与温度成反比。 

 

2

正温度系数（PTC）热敏电阻：

电阻与温度成正比。 

 

温度计 

 

温度计用于测量任何玻璃固体或液体的温度，温度测量值与温度计内部感温元件的体积变化成正比，其精度取决于设备尺寸以及所使用的感温液体。  

 

红外（IR）传感器

 

红外传感器是通过感应物体表面的红外辐射来检测其温度的电子传感器，属于非接触式温度传感器。在选用红外传感器时，用户往往需要权衡成本与精度；成本越高，测量精度就越高。

 

半导体温度传感器

 

半导体温度传感器通常以集成电路形式提供，通过捕捉电流、电压、电阻等输出量的变化来检测温度变化。这类传感器在 55℃ 至 155℃ 的温度范围内具有较高的精度和线性度。 

 

要在不牺牲精度和响应速度的前提下，为您的应用选择合适的温度传感器，需要深入了解不同温度传感器的特性。