温度传感器性能及优缺点的剖析

上海双旭

    温度是一个根本的物理量，自然界中的悉数进程无不与温度密切相关。温度传感器是zui早开发，使用zui广的一类传感器。温度传感器的*大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开端使用温度进行丈量。在半导体技能的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规则，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

    两种不一样原料的导体，如在某点互相连接在一同，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会呈现电位差。这个电位差的数值与不加热部位丈量点的温度有关，和这两种导体的原料有关。这种表象能够在很宽的温度规模内呈现，假如准确丈量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就能够准确知道加热门的温度。因为它必须有两种不一样原料的导体，所以称之为“热电偶"。不一样原料做出的热电偶使用于不一样的温度规模，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热门温度改变1℃时，输出电位差的改变量。关于大多数金属资料支持的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏／℃之间。

    热电偶传感器有自个的长处和缺点，它灵敏度比较低，简单遭到环境搅扰信号的影响，也简单遭到前置放大器温度漂移的影响，因而不适合丈量细小的温度改变。因为热电偶温度传感器的灵敏度与资料的粗细无关，用十分细的资料也能够做成温度传感器。也因为制作热电偶的金属资料具有很好的延展性，这种纤细的测温元件有*的响应速度，能够丈量疾速改变的进程。

    温度传感器是形形色色的各种传感器中zui为常用的一种，现代的温度传感器外形十分得小，这么更加让它广泛使用在生产实践的各个领域中，也为咱们的日子供给了很多的便利和功用。

    温度传感器有四种首要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检查器（RTD）和IC温度传感器。IC温度传感器又包含模拟输出和数字输出两种类型。

    触摸式温度传感器的检查有些与被测方针有杰出的触摸，又称温度计。

    温度计经过传导或对流到达热平衡，然后使温度计的示值能直接表明被测方针的温度。通常丈量精度较高。在一定的测温规模内，温度计也可丈量物体内部的温度散布。但关于运动体、小方针或热容量很小的方针则会产生较大的丈量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛使用于工业、农业、商业等部分。

    非触摸式温度传感器的灵敏元件与被测方针互不触摸，又称非触摸式测温外表。这种外表可用来丈量运动物体、小方针和热容量小或温度改变敏捷（瞬变）方针的外表温度，也可用于丈量温度场的温度散布。zui常用的非触摸式测温外表根据黑体辐射的根本定律，称为辐射测温外表。辐射测温法包含亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温办法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只要对黑体（吸收悉数辐射并不反射光的物体）所测温度才是实在温度。如欲测定物体的实在温度，则必须进行资料外表发射率的批改。而资料外表发射率不只取决于温度和波长，并且还与外表状态、涂膜和微观安排等有关，因而很难准确丈量。

　　在主动化生产中通常需求使用辐射测温法来丈量或操控某些物体的外表温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些详细情况下，物体外表发射率的丈量是相当艰难的。关于固体外表温度主动丈量和操控，能够选用附加的反射镜使与被测外表一同构成黑体空腔。附加辐射的影响能进步被测外表的有用辐射和有用发射系数。使用有用发射系数经过外表对实测温度进行相应的批改，终究可得到被测外表的实在温度。zui为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心邻近被测外表的漫射辐射能受半球镜反射回到外表而构成附加辐射，然后进步有用发射系数：式中ε为资料外表发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质实在温度的辐射丈量，则能够用刺进耐热资料管至一定深度以构成黑体空腔的办法。经过核算求出与介质到达热平衡后的圆筒空腔的有用发射系数。在主动丈量和操控中就能够用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行批改而得到介质的实在温度。