温度传感器
温度传感器
1.温度传感器概述温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。
1.热电偶热电偶由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。
对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。
这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。
这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。
由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶。
不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。
热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时，输出电位差的变化量。
对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏/℃之间。
2.热敏电阻热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。
温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。
但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。
制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。
热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。
但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。
热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度，有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范围也小于热偶。
一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ，每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。
注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的 0.05℃误差。
它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。
尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自热误差。
3.电阻传感器电阻传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理温度传感器是一种集成电路或器件，用于测量环境或物体的温度。
根据其工作原理和分类，常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶、热电阻、红外线传感器以及半导体温度传感器等。
1. 热敏电阻（Thermistor）热敏电阻是一种元件，其电阻值随温度的变化而变化。
根据电阻与温度之间的关系，热敏电阻分为两种类型：负温度系数（NTC）热敏电阻和正温度系数（PTC）热敏电阻。
NTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，常用于测量环境温度。
PTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而增加，常用于过载保护和温度控制。
2. 热电偶（Thermocouple）热电偶是由两种不同金属线组成的开路回路。
当热电偶的两个接头处于不同温度下时，会产生温差电势。
该电势与两个接头之间的温差成正比。
通过测量温差电势，可以计算出温度值。
热电偶具有广泛的测温范围和较高的准确性，因此被广泛应用于工业领域。
3.热电阻（RTD）热电阻是一种利用材料的电阻与温度之间的关系来测量温度的传感器。
常见的热电阻材料是铂（Pt），因为铂的电阻与温度之间的关系比较稳定和预测性好。
热电阻的工作原理是利用热电阻材料的电阻随温度的变化而变化，通过测量电阻值来计算温度。
4. 红外线传感器（Infrared Sensor）红外线传感器是利用物体释放的热辐射来测量温度的传感器。
红外线传感器可以通过测量物体辐射的红外线能量来计算出物体的温度。
红外线传感器常用于非接触式测温，特别适用于测量高温、移动对象或远距离测温。
5. 半导体温度传感器（Semiconductor Temperature Sensor）半导体温度传感器是利用半导体材料的电特性随温度变化而变化的传感器。
根据不同的半导体材料和工作原理，半导体温度传感器可以分为基于PN结的温度传感器（比如二极管温度传感器）、基于电压输出的温度传感器（比如温度传感器芯片）以及基于电流输出的温度传感器（比如恒流源温度传感器）等。
温度传感器的特性及应用
1
GND
4 LM358AN 6
Vo
GND
R1
47k
五、注意事项
1. 实验中要小心操作，避免人身和仪器受损。从设计者和使用者的双重角度细心 观察仪器，以利于今后的学习和课题研究、设计任务；
2. 发现异常情况应立即切断电源，并及时报告老师；
3. 标准温度测量可以将万用表调整到温度测量档，并直接读数；
4. 测量时应注意控制温度缓慢增加，并在每个测量点上多停留一些时间，待作为 标准温度测量仪的万用表读数稳定后，再将其切换到电压档，读出相应的电压 值。
2. 假如希望NTC热敏电阻两端的电压与热敏的电阻成 正比，应当如何修改电路。
3. 根据测得的数据计算出测量所用PN结在温度每变化 1C时实际的电压变化值(放大器的增益约为4.7)。
4. 评价和比较PN结与NTC热敏电阻测温电路的特点和 异同。
5. 分析一下两种测温电路的误差来源。 6. 如果要在图2中电路的基础上制作一个0~100C的温
NTC热敏电阻
-
+
IN4148二极管
设备、器件介绍
半导体致冷片
+
侧面
-
正面
三、实验准备
1. 半导体致冷片的连接： （1）稳流：将稳压/稳流电源的一组电源调节到稳流输出状态，并使之处 于电流最小的位置。然后关闭电源； （2）极性：将半导体致冷片二根引线中的红色线接稳压电源的正极，黑 色线接负极； （3）试验：经检查无误后，开启稳压/稳流电源，并缓慢调节输出电流至 100mA左右，用手接触半导体致冷片的两面(冷端和热端)，体验致冷片两 面的温差，并据此确认致冷片冷端和热端。调节稳压/稳流电源的输出电 流(最大允许到2A)，感觉温差的变化； （4）复位：减小稳压/稳流电源的输出电流至0，切断电源，让致冷片恢 复常温，准备后面的实验。
《温度传感器》课件
04
温度传感器的选型与使用注意事项
温度传感器的选型原则
根据测量范围选择
根据所需测量的温度范围选择合 适的温度传感器，如热电偶适用 于高温测量，而热敏电阻则适用
于中低温测量。
根据精度要求选择
根据测量精度要求选择合适的温度 传感器，如高精度测量需要使用热 电偶或热电阻等高精度温度传感器 。
根据环境因素选择
温度传感器的分类
总结词：种类介绍
详细描述：温度传感器有多种类型，常见的有热电阻、热电偶、集成温度传感器等。不同类型的温度传感器有不同的特点和 适用范围。
温度传感器的工作原理
总结词：工作机制
详细描述：温度传感器的工作原理基于热电效应、热电阻效应等物理效应，通过感知物体温度变化产 生的物理量变化，转换为电信号输出。
02
常见温度传感器介绍
热电阻型温度传感器
总结词
基于热电阻原理，通过测量电阻值变化来感知温度变化。
详细描述
热电阻型温度传感器利用金属导体随温度变化的电阻值来测 量温度。常见的热电阻材料有铜、镍、铂等，其中铂电阻精 度高，稳定性好，广泛应用于工业和科研领域。
热电偶型温度传感器
总结词
基于热电效应原理，通过测量热电势来反映温度变化。
农业与园艺领域
总结词
农业与园艺领域中，温度传感器对于作物生长、动物 养殖和农业设施的运行具有重要意义。
详细描述
在农业领域，温度传感器可以监测温室、畜禽舍、渔塘 等场所的温度变化，帮助养殖户和农民及时调整环境温 度，保证动植物的正常生长和生产效益。在园艺领域， 温度传感器可以用于监测植物生长环境的温度变化，如 花房、植物培养室等场所的温度控制，促进植物健康生 长和提高园艺产品的品质。此外，温度传感器还可以用 于农业设施的温度监测和控制，如农业机械、灌溉系统 等设备的运行状态和温度管理。
温度传感器的种类与用途
01
温度传感器的基本概念与分类
温度传感器的定义与原理
温度传感器的原理多种多样，包括热敏电阻、热电偶、光纤传感等
• 不同原理的温度传感器适用于不同的测量场景和范围
温度传感器是一种测量和监控温度的装置
• 通过将温度转换为可测量的物理量（如电阻、电压、电流等） • 利用传感器的特性将温度信息转换为可读数据
03
温度传感器的应用领域与实例
工业领域的温度传感器应用
01
钢铁工业： 测量熔炉、
锅炉等设
备的温度
石油化工： 测量管道、
02
储罐等设
备的温度
电力工业：
03
测量发电
机、变压
器等设备
的温度
制造业：
测量各种
04
加工设备
的温度
家用电器中的温度传感器应用
空调：测量室 内温度，控制 空调的运行状
态
01
冰箱：测量冰 箱内部温度， 控制制冷系统
温度传感器的分类方法
根据测量原理分类
• 热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻随 温度变化的特性测量温度 • 热电偶温度传感器：利用热电偶效应测 量温度 • 光纤温度传感器：利用光纤传输特性测 量温度
根据测量范围分类
• 低温温度传感器：测量范围在-200℃ 至0℃之间 • 中温温度传感器：测量范围在0℃至 1000℃之间 • 高温温度传感器：测量范围在1000℃ 以上
温度传感器的市场需求与预测
随着全球经济的不断发展，温度传感器 的市场需求将持续增长
预测未来几年，温度传感器市场将保持 稳定增长，各类温度传感器将有更大的 应用空间
谢谢观看
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5、温度传感器
2.1 温度测量概述 2.2 热电偶传感器 2.3 热电阻式传感器 2.4 热敏电阻传感器
温度是反映物体冷热状态的物理参数。
温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。 在种类繁多的传感器中，温度传感器是应用最广 泛、发展最快的传感器之一。工业生产自动化流 程，温度测量点要占全部测量点的一半左右。
=30.839+1.203=32.042(mV) 再查分度表得 T=770℃。
习题：
1、什么是金属导体的热电效应？试说明热电偶的测温原理。
2、说明热电偶的基本定律的含义及它们的实用价值。
3、用镍铬-镍硅热电偶测量温度，已知冷端温度为400C，用 高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mv，求被测点 的温度。
具有中间导体的热电偶回路
• (2)中间温度定律
• 在热电偶测量回路中，测量端温度为T，自由端温度
为T0，中间温度为Ｔ0′，如图所示。则T，T0热电势等于 T，T0′与T0′，T0热电势的代数和。即
•
EAB(T,T0)=EAB(T,T0′)+EAB(T0′,T0)
• 运用该定律若冷端温度不为00C时，则实际T0可视为中间 温度。
达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电 位差，即接触电势eAB。
热电偶的接触电势
（2）温差电动势
导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能， 因而向低温端扩散，在导体两端产生了电势，这个电 势称为单一导体的温差电势。
对于单一导体，如果两端温度分别为T、T0，且 T>T0。
单一导体温差电势
热电偶回路中产生的总热电势： EAB(T,T0) = EAB(T) + EB(T,T0) - EAB(T0) - EA(T,T0)
温度传感器
温度传感器1. 什么是温度传感器？温度传感器是用于测量温度的一种传感器。
它们的作用是将温度转换为数字或电信号，以便电子设备可以读取并做出相应的反应。
温度传感器通常由许多不同的技术和组件制成，包括硅、热敏电阻、电子表和红外测温技术。
2. 温度传感器的种类2.1 热敏传感器主要由半导体材料制造，其特点是可以根据温度的变化来改变电阻的值。
常见的热敏传感器有热敏电阻、热电偶和热电阻等。
2.2 红外传感器通过检测物体发射的红外线来推断它的温度。
这种传感器通常被用于工业控制和医疗领域等需要测量远距离、高温度或速度的地方。
2.3 摆线传感器由材质伸缩时带动摆线轴转动而产生的位移变化来测量温度的传感器。
常见摆线传感器有基于壳体扩张和丝杆伸缩两种。
2.4 压敏传感器使用高温陶瓷或聚合物材料制作而成，可以通过材料的微变形来测量温度。
依靠互联网和移动通信传输数据，可用于大范围监测温度的变化。
3. 温度传感器的应用作为一种基本设备，温度传感器被广泛应用于各个领域。
以下列举几个常见的场景：3.1 家庭和商业应用温度传感器在家庭和商业应用中有着广泛的应用场景，例如空调、热水器等家电的温度控制，以及各种包括居民楼、医院、学校、大楼、商场在内的商业建筑的温度控制。
3.2 工业和制造业领域在工业和制造业领域，温度传感器主要用于测量和控制过程温度以及检测设备的运行状态。
3.3 医疗领域温度传感器在医疗领域中有着广泛的应用，如体温计和高科技的红外温度计。
3.4 航空航天领域温度传感器在航空航天领域中被广泛应用，如测量飞机发动机温度、航空发动机热损伤评估等。
4. 温度传感器的市场前景随着人们不断对生活质量的提高，温度控制技术在各行各业中的应用越来越广泛。
预计到2025年，全球温度传感器市场将达到47亿美元。
由于可靠性需求的提高，热敏电阻和红外传感器技术应用数量将增加，从而进一步促进市场增长。
结语总的来说，温度传感器已经成为生活中不可缺少的一部分。
温度传感器
热电式温度传感器的优点是：实现了非接触式测值，不为红外线的 波长所左右，可获得稳定的检测灵敏度。可以实现对高、低温物体以及移 动中的气体、液体、固体状态的检测对象的远程温度测量。另外，这种温 度传感器使用简单、价格便宜。
机电一体化
图3-19 热敏电阻器的各种形状 表3-3示出了常用热敏电阻器的种类和特性，可以看出，随着温 度的升高，有在特定温度下阻抗急剧增加的PTC型，有在特定温度下阻 抗急剧减小的CTR型，以及阻抗随温度按指数规律减的NTC型等。PTC 型不能在宽广的温度范围内作为温度传感器使用，但是与NTC型相比 较，其温度系数高出接近一个数量级，因此常作为定温温度传感器使用。 作为定温温度传感器使用的还有CTR型，只是其阻抗在特定温度下不是 急剧增加，而是急剧减小。由于PTC型热敏电阻器具有特异的阻抗一温 度特性，因此广泛应用于电饭锅、干燥机、干燥器等很多种工业制品中， 作为温度传感器使用。
作为定温温度传感器使用的还有CTR型，只是其阻抗在特定温度下 不是急剧增加，而是急剧减小。由于PTC型热敏电阻器具有特异的阻抗 一温度特性，因此广泛应用于电饭锅、干燥机、干燥器等很多种工业制 品中，作为温度传感器使用。
表3-3 热敏阻器的种类与特性
种类 特性
NT 随着温度升高阻抗值 C 减小的负温度系数
热电偶具有以下优点：比较便宜、容易买到，测量方法简单、测 温精度高，测量时间上的滞后小，可以实现很宽范围内的温度测量( 与热敏电阻等相比)。可以选用与灵敏度和寿命等状况相适应的热电 偶类型。利用热电偶可以进行小型被测物和狭窄场所的测温，可以进 行较长距离(即被测物体与测温仪表之间的距离较远)的温度测量，对 于测量电路到测温仪表中间的电路，即使局部的温度发生变化，也基 本上不会对测定值造成影响。图3-22示出了典型热电偶的热电动势温度特性。
常用温度传感器
医疗健康：监测人体体温辅 助诊断疾病
农业种植：监测土壤和空气 温度优化种植环境
Prt Three
热电偶温度传感器
热电偶工作原理
热电偶由两种不同的金属或金属合金组成 当两种金属或金属合金的温度不同时会产生电压 电压的大小与温度差成正比 热电偶通过测量电压来测量温度
热电偶种类及材料
热电偶种类：K型、J型、T型、E型等 K型热电偶：镍铬-镍硅适用于高温环境 J型热电偶：铁-康铜适用于中低温环境 T型热电偶：铜-康铜适用于低温环境 E型热电偶：镍铬-康铜适用于中低温环境 热电偶材料：镍铬、镍硅、铁、康铜等
汽车电子：发动机温度监测、 空调温度控制等
Prt Six
红外线温度传感器
红外线温度传感器工作原理
红外线辐射： 物体温度越高 辐射的红外线
越多
传感器接收： 红外线温度传 感器接收物体 辐射的红外线
信号处理：传 感器将接收到 的红外线信号 转换为电信号
显示温度：将 电信号处理后 显示为物体温
度
红外线温度传感器种类及特点
热敏电阻工作原理
热敏电阻是一种半导体器件其电阻随温度变化而变化 热敏电阻的电阻随温度升高而减小随温度降低而增大 热敏电阻的电阻变化率与温度变化率成正比 热敏电阻的电阻变化率可以通过测量电阻值来计算从而得到温度值
热敏电阻种类及材料
正温度系数热敏电阻（PTC）：由半导体材料制成电阻随温度升高而增大 负温度系数热敏电阻（NTC）：由金属氧化物制成电阻随温度升高而降低 临界温度系数热敏电阻（CTR）：由半导体材料制成电阻随温度升高而减小 热敏电阻材料：包括陶瓷、金属氧化物、半导体等
红外线温度传感器应用场景及注意事项
应用场景：工业生产、医 疗健康、环境监测等领域
温度传感器分类与特点
温度传感器分类与特点1.热电阻温度传感器（RTD）：热电阻温度传感器是一种基于电阻值随温度变化的原理工作的传感器。
常见的热电阻材料有铂（Pt100、Pt1000）、镍（Ni100、Ni1000）等。
热电阻温度传感器具有较高的精度、较宽的测量范围和较好的线性特性。
但是，它们的响应时间较慢，对环境干扰较为敏感。
2.热敏电阻温度传感器（NTC）：热敏电阻温度传感器是一种采用热敏电阻材料工作的传感器，其电阻值随温度变化。
常见的热敏电阻材料有氧化锡（SnO2）、氧化镁（MgO）等。
热敏电阻温度传感器具有较高的灵敏度和较低的成本，适用于大量应用场合。
但是，由于其非线性特性，需要进行校准和补偿，测量精度相对较低。
3.热电偶温度传感器：热电偶温度传感器是基于两种不同金属的电动势随温度变化的原理工作的传感器。
常见的热电偶有铜-铜镍（Type T）、铁-铜镍（Type J）等。
热电偶温度传感器具有较大的测量范围、良好的线性特性和较快的响应速度。
但是，由于热电偶两端的接触材料不同，容易受到外界电磁干扰的影响。
4.热电堆温度传感器：热电堆温度传感器是一种由多个热电偶组成的传感器，用于测量较高温度下的温度变化。
热电堆温度传感器具有较高的测量精度和较大的温度范围，适用于高温环境。
但是，由于需要多个热电偶的组合，造成了较高的成本。
5.红外温度传感器：红外温度传感器是一种基于物体放射出的红外线辐射功率与其温度成正比的原理工作的传感器。
红外温度传感器具有非接触式测量、快速响应和长测量距离等特点。
但是，其测量精度受到环境因素的影响较大，同时需要针对不同物体进行校准。
总的来说，不同类型的温度传感器各具特点，适用于不同的应用场合。
选择合适的温度传感器需要根据测量范围、精度要求、响应速度以及环境干扰等因素综合考虑。
温度传感器的功能和特点
温度传感器的功能和特点温度传感器是一种广泛应用于各种领域的传感器。
它可以测量周围环境的温度，将其转换为电信号输出，从而实现对温度的监测和控制。
在本篇文章中，我们将介绍温度传感器的功能和特点。
温度传感器的功能温度传感器主要用于以下几种应用：1.温度监测：温度传感器可以测量周围环境的温度，并将其转换为数字信号或模拟信号输出。
这些信号可以被计算机、控制器、显示器等设备接收和处理，以实现对温度的监测。
2.温度控制：通过控制器，温度传感器可以实现对环境的温度控制。
一些应用如空调、冰箱等，利用温度传感器来调整室内温度，从而提高生活质量。
3.安全监测：有些温度传感器可以在温度超过设定范围后触发报警或关闭设备，以保护应用的安全性。
食品行业、医疗领域等对这种特性有着较高的要求，以保证食品、药品的安全。
温度传感器的特点1.精度高：温度传感器的测量精度非常高，可以高达0.01度以上。
这种高精度保证了温度控制的可靠性和准确性。
例如汽车发动机温度检测，需要使用精度较高的温度传感器进行测量，否则检测结果会对发动机的性能产生影响。
2.应用广泛：温度传感器的应用范围非常广泛，如空调、热水器、冰箱、食品、医疗、金属加工等等。
这种应用广泛性使得温度传感器成为企业优选的控制设备。
3.稳定性好：温度传感器具有较高的稳定性。
在测量温度过程中，由于温度短时变化或不同位置温度存在的区别，容易产生干扰，从而导致测量值不稳定。
因此由于其特性，温度传感器具有较好的抗干扰能力和稳定性（即其基础值随着时间轴上的变化微乎其微）。
4.反应速度快：温度传感器反应速度非常快，可以及时检测到环境温度的变化，并及时输出信号。
这种特性能够满足一些快速变化的环境温度测量及控制的需求。
总体来说，温度传感器是一项非常重要的技术成果，目前在工业、农业、医疗等领域都有广泛应用。
提高温度传感器的稳定性、精度和反应速度，对于提升其应用范围和性能具有重要的作用，也是制造业应该重视的一环。
常用温度传感器
一、 热电阻的测温原理
热电阻效应：
物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象。
热电阻温度传感器是利用物质的电阻率随温度变化而变化的特 性来进行温度测量的。
金属的电阻温度系数为正值，如图。
因为：在金属中，载流子为自由电子， 当温度升高时，每个自由电子的动能 将增加，因而在一定的电场作用下， 要使这些杂乱无章的电子作定向运动 就会遇到更大的阻力，导致金属电阻 值随温度的升高而增加 。
➢当介质流动时，由于介质流动要带走热 量， Rt1所耗散的热量与被测介质的平均 流速成正比。因而Rt1温度下降，引起电阻 下降，电桥失去平衡，检流计有相应指示， 可用流量或流速标定。
突断型温度传感器
➢ 电热水壶接通电源加热 后，水温逐步上升到100度， 水开始沸腾，蒸汽冲击蒸 汽开关上面的双金属片， 由于热胀冷缩的作用，双 金属片膨胀变形，顶开开 关触点断开电源。 ➢ 如果蒸汽开关失效，壶 内的水会一直烧下去，直 到水被烧干，发热元件温 度急剧上升，位于发热盘 底部的有两个双金属片， 会因为热传导作用温度急 剧上升，膨胀变形，断开 电源。
R2 R1 Rt R3
二、热电阻材料、结构及参数
1、热电阻材料 对电阻体材料的基本要求：
➢电阻温度系数大----提高灵敏度 ➢电阻率尽可能大----减小电阻尺寸 ➢材料的化学、物理性质稳定----减小误差 ➢材料易于加工----提高工艺性
较为广泛应用的电阻体材料有： 铂、铜、镍、铁等，而常用的是铂、铜 。
如果热电阻安装的位置与仪表相距较远， 当环境温度变化时，其连接导线电阻也要 变化。为消除连接导线电阻变化带来的测 量误差，测量时采用三线制连接法。除了 三线制接法，另外还有四线制接法，主要 用于精密测量。
(Rt 2r)R2 R1R3 R2 R1
简述温度传感器功能、组成部分及应用场景。
简述温度传感器功能、组成部分及应用场景温度传感器是一种用于测量环境温度的电子设备，它可以将温度转换成电信号，从而实现对温度的检测和监控。
温度传感器的功能主要包括：
1.测量和监测环境温度。
2.提供数字或模拟输出来表示温度值。
3.可以实时监测温度的变化。
4.可以与其他设备或系统进行通信，实现自动控制或数据记录。
温度传感器的组成部分主要包括：
1.温度感知器：用来感知环境的温度，常见的温度感知器有热敏电阻、热电偶、热电阻、红外线温度传感器等。
2.信号转换器：将温度感知器感知到的信号转换成能够读取或处理的信号形式，如电压或数字信号。
3.接口：用于与其他设备或系统进行通信，如串行接口、模拟输出等。
4.控制电路：用于控制传感器的工作状态，如供电、校准、滤波等。
温度传感器可以广泛应用于各个领域，如工业、农业、医疗、环保等。
在工业领域，温度传感器可以用于监测机器设备的运行状态，控制生产过程中的温度变化，保证产品的质量和安全性。
在农业领域，温度传感器可以用于监测农作物生长环境中的温度变化，帮助农民调节灌溉和通风等工作，提高农作物的产量和质量。
在医疗领域，温度
传感器可以用于监测患者体温变化，及时发现并处理患者体温异常情况，保障患者的健康和安全。
在环保领域，温度传感器可以用于监测大气、水体等环境中的温度变化，及时发现并处理环境污染问题，保护生态环境。
总之，温度传感器是一种非常重要的电子设备，具有广泛的应用场景和重要的作用。
通过对环境温度的监测和控制，它可以帮助我们提高生产效率、保障人身安全、保护生态环境等方面发挥着重要作用。
温度传感器原理及应用
温度传感器原理及应用
温度传感器是一种用于测量环境或物体温度的设备。
其原理是基于物质的热特性，在不同温度下产生特定的电信号。
下面将介绍常见的温度传感器原理及其应用。
1. 热敏电阻温度传感器原理：
热敏电阻温度传感器利用材料在温度变化时产生的电阻变化来测量温度。
常见的热敏电阻材料有铂、镍、铜等。
随着温度的升高，热敏电阻的电阻值会减小，反之则增大。
热敏电阻温度传感器广泛应用于家用电器（如空调、冰箱）、工业自动化（如温度控制系统）、医疗设备以及气象观测等领域。
2. 热电偶温度传感器原理：
热电偶利用两种不同金属导线的热电势差随温度变化的特性进行温度测量。
当两个不同金属的接触点处于不同温度时，就会产生电势差。
热电偶温度传感器被广泛应用于石油化工、冶金、电力等高温环境下的温度测量。
3. 红外线温度传感器原理：
红外线温度传感器利用物体的辐射能谱与温度之间的关系来测量物体的表面温度。
红外线温度传感器可以无接触地实时测量目标物体的温度。
红外线温度传感器广泛应用于食品加工、医疗、安防监控以及火灾预警等领域。
总之，温度传感器通过不同的工作原理实现对温度的测量，具有广泛的应用领域。
热敏电阻温度传感器适用于一般温度测量，热电偶温度传感器适用于高温环境温度测量，红外线温度传感器适用于无接触测温场景。
温度传感器的原理和应用领域
温度传感器的原理和应用领域温度传感器是一种用于测量周围环境温度的设备，广泛应用于各个行业和领域，包括工业制造、医疗保健、气象观测、航空航天等。
本文将介绍温度传感器的原理、分类以及应用领域。
一、温度传感器的原理温度传感器基于物质的温度特性进行测量。
通过感知温度变化对应的物理量变化，将其转换为电信号输出，实现温度测量。
常见的温度传感器原理包括电阻、热电、热电阻、热敏电阻等。
1. 电阻式温度传感器电阻式温度传感器根据材料的电阻随温度变化的特性进行测量。
常见的电阻式温度传感器有铂电阻温度计（PT100、PT1000）、铜电阻温度计等。
这些传感器的特点是精度高、稳定性好。
2. 热电式温度传感器热电式温度传感器利用不同金属间的热电势差随温差变化的原理进行测量。
常见的热电式温度传感器有热电偶和热电阻温度计。
热电偶由两种不同材料的金属导线焊接而成，测量范围广，响应速度快。
3. 热敏电阻式温度传感器热敏电阻式温度传感器利用材料的电阻随温度变化特性进行测量。
常见的热敏电阻材料有热敏电阻粉末、硅基热敏电阻等。
这些传感器的特点是响应速度快、价格低廉。
二、温度传感器的分类根据温度传感器的工作原理和应用需求，可以将温度传感器分为接触式和非接触式两大类。
1. 接触式温度传感器接触式温度传感器是通过物理接触来测量温度的传感器，常见的有接触式电阻式温度传感器和接触式热敏电阻式温度传感器。
这类传感器通常需要与被测物理接触才能获得准确的温度测量。
2. 非接触式温度传感器非接触式温度传感器是通过感知物体辐射出的红外辐射，间接测量物体表面温度的传感器。
常见的非接触式温度传感器有红外线温度传感器和红外热像仪。
这类传感器可以在不与被测物体直接接触的情况下进行温度测量，应用范围广泛。
三、温度传感器的应用领域温度传感器在各个行业和领域都有重要的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 工业制造温度传感器在工业制造中的应用非常广泛。
例如，使用电阻式温度传感器监测机械设备的温度，及时发现可能的故障或过热情况，保障设备的正常运行。
温度传感器介绍
8
R4 29
10k 30 31
OPA2277P
PSEN ALE EA
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8
D5 D4 D3 D2 D1 D0
U2 P1.0
P1.1
PP11..1230 P1.46
P1.5
PP11..677
CLOCK START
EOC
AT89C51
D721 D620
19 18
8 15 14 17
OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8
PSEN ALE EA
key0 1 key1 2 key2 3 key3 4 key4 5 key5 6 key6 7 key7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
AT89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
温度传感器的介绍
3
在农业和食品工业中，温 度传感器被用于监测和控 制农产品的储存温度、食 品加工过程中的温度等。 这些温度传感器可以帮助 确保农产品的质量和安全， 以及食品加工过程中的效
率和品质
结语
01
02
此外，随着智能家居和楼宇自动化系统的 不断发展，温度传感器也越来越多地应用 于这些领域。这些温度传感器可以与智能 家居系统相连，通过手机或平板电脑等设 备进行远程控制和监测，帮助人们更加便 捷地管理家居环境的温度
2
应用领域
7
应用领域
医疗领域：温度传感器在医疗领域的 应用非常广泛，例如体温计、血液分 析仪、呼吸分析仪等等都需要温度传 感器来测量患者的体温或环境温度
能源管理：在能源管理领域，温度 传感器可以帮助监测和控制能源的 使用情况，例如智能家居系统、楼 宇自动化系统等等
工业领域：在工业领域，温度传 感器也被广泛应用于各种设备和 机器的温度监测和控制，例如锅 炉、化工反应釜、热力管道等等
一定的关系，可以被读取和记录
根据不同的材料和结构，温度传感器可以 分为多种类型，如热电阻、热电偶、半导 体温度传感器等等。其中，热电阻是通过 材料的电阻随温度变化的特性来测量温度； 热电偶则是利用两种不同材料在温度变化 时产生的热电势来测量温度；半导体温度 传感器则是利用半导体材料的电阻随温度
变化的特性来测量温度
温度传感器的介绍
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工作原理 应用领域 展趋势 结语
温度传感器的介绍
温度传感器是一种用于测量 温度的设备，它能够将温度 转换为可以由计算机或其它 设备读取的电信号
温度传感器在许多领域都有 广泛的应用，包括医疗、工 业、环境监测、能源管理等 等
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第16卷第2期2005年4月 贵州教育学院学报(自然科学)JOURNAL OF G U I Z HOU E DUC ATI O NAL COLLEGE (Natural Sciences )Vol .16.No .2Ap r .2005温度传感器何碧青(广东纺织职业技术学院,广东佛山 528041)摘要:按工作原理及物理效应把温度传感器分成五类,介绍各类温度传感器工作原理及特点,分析具有代表性AD950、LM35系列的集成温度传感器的特性以及应用实例。
关键词:温度传感器;AD590;LM35;温度补偿;热电偶中图分类号:T M933 文献标识码:A 文章编号:1002—6983(2005)02-0038-04Tem pera ture sen sorHE B i 2qing(Guangdong Textile Polytechnic I nstitute,Foshan,Guangdong 528041,China )Abstract:The paper deals with te mperature sens ors which are classified t o five types on the basis of working p rinci p les and physical effects;The author here p resents the features and app licati ons of AD950and LM35integrated te mperature sens ors after a brief intr oducti on of a wide variety of te mpera 2ture sens ors .Key words:te mperature sens or;AD590;L M35;te mperature compensati on;ther mopair 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量,也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量,是国际单位制七个基本量之一。
1 温度传感器简介温度传感器种类繁多,若以原理和物理效应来综合分类,大致可分为五类:1)电阻式(半导体热敏电阻、铂电阻、铜电阻等);2)P N 结式(温敏二极管、温敏三极管、温敏闸流管、集成温度传感器等);3)热电式(热电偶、热释电型温度传感器);4)辐射式(光学高温计、光电高温计、比色高温计等);5)其他〔电容式(热敏电容)、频率式(石英温度计)、表面波温度传感器、超声波温度传感器等〕。
现将上述五类温度传感器作一简介。
111 电阻式温度传感器半导体陶瓷热敏电阻,通常采用金属氧化物材料,由特殊的陶瓷工艺制成。
热敏电阻可分为三种:正温度系数(PT C )热敏电阻、负温度系数(NT C )热敏电阻和临界温度系数(CTR )热敏电阻。
它们各有不同的用途,热敏电阻的优点是体积小、热惯性小、灵敏度较高、结构简单、使用方便。
一般测量温度-55～+500℃铂电阻温度计,它在科研和工业中应用广泛,这是由于铂的物理化学性质非常稳定、可靠性强、测量精度高。
常作为标准温度计。
一般测量温度范围-200～+960℃。
除了铂电阻外,常温下铜电阻也应用很广,这是由于铜电阻值与温度的关系几乎是线性的,电阻温度系数比较大,材料也容易提3收稿日期:2005-02-07作者简介:何碧青(1963-),女,讲师,主要从事数字电路教学。
纯,且价格便宜。
一般测量温度-50～+150℃。
112 P N结式温度传感器半导体温敏二、三极管,是以P N结的温度特性作为理论基础的。
P N结的正向压降随温度近似线性变化。
温敏闸流晶体管,它是一种温度开关器件,可以在温度触发下实现状态翻转,它能在一个较宽的范围内调节开关温度(-30℃～120℃)。
113 热电式温度传感器热电偶,是一种电势式温度传感器,由两种热电势电极材料所构成。
测温原理是利用了热电效应。
当参考端温度恒定时,则热电势仅是测量端温度的函数,一般测量温度-184～+2300℃。
114 辐射式温度传感器光学高温计,是一种精密的高温指示仪表,常用于千余摄氏度以上温度测量的标准仪器。
其原理是当物体被加热至高温时,由于热辐射强度不同,其颜色逐渐改变,温度越高,物体越亮。
光电高温计,是自动测量的光学高温计,用光电器件代替人眼进行亮度平衡,能更准确地测量动态过程中的温度,同时显示并记录下来。
光电器件有光敏电阻(用于测量100～700℃的温度)、光电池(用于测量700℃以上的温度)。
比色温度计,又称双色温度计,它是利用物体辐射波长λ1和λ2两种单色辐射强度的比值随温度变化而变化的关系来测量温度的。
它常用于炼钢、轧钢、铸造、陶瓷、玻璃工业过程中的温度测量。
115 其他温度传感器热敏电容,(BaSr)Ti O2系列的陶瓷电容器的介电常数是随温度变化的,因此利用它可以制成热敏电容。
它可用于电热毯的安全保护等。
石英温度计,作为频率基准的石英振子的共振频率不随温度变化,但若改变切割方法,其共振频率就会在很宽的温度范围内线性变化。
因此可以用这种石英振子来作为温度传感器,制成石英温度计,测温范围为-80℃～250℃,分辨率为0.01℃。
表面波温度传感器,它实际上是一种由表面波器件和电路组成的振荡器,根据由温度引起的振荡频率的偏移量来测量温度。
它不但具有石英温度计数字式输出的特点,而且具有灵敏度高、线性好、性能稳定、可靠性和老化特性好等特点,可以制成接触式和非接触式两种类型。
超声波温度传感器,由石英振子发出的超声波经反射板反射后形成干涉,使超声波频率连续变化,通过测定超声波干涉从而求出温度。
这种传感器的优点是没有测量时间的滞后,可用来测量变化很快的温度。
此外,它也可用来测量大面积的平均温度。
除工农业生产外,还有很多电子设备需要进行温度测量和控制,如计算机及外设,办公室电子设备、通信设备、家用电器、仪器仪表、电源系统、火灾报警系统、通风空调系统以及环境控制系统等,由于它们的测温范围一般不超过150℃,所以目前主要采用近年来发展最快的半导体集成温度传感器,它内部采用差分对管等线性化技术及激光校准手段等,所以测温电路十分简单可靠。
这类传感器在生产时已经校准,可省去标定工序,大大地方便了用户的使用。
它有多种输出:如电流型、电压型、P WM型(输出脉冲的占空比正比于温度)、数字型(二进制数字信号或频率信号)等可供用户选择。
数字信号的输出更合适远距离传输,以实现遥测及遥控,并可直接与微处理器μP接口,无需ADC,同时也更容易做成多功能的温度控制系统。
本文着重分析电流型、电压型集成温度传感器主要特点及一些典型应用。
2 集成温度传感器211 电流输出型AD590是这类产品的典型代表,有I、J、K、L、M等型号系列,其主要电特性:见表1表1 AD590系列主要电特性参数名称AD590I AD590J AD590KAD590L AD590M 最高正向电压44V最高反向电压-20V工作温度范围-55～150℃工作电压范围4～30V额定输出电流298.2μA(25℃)额定温度系数1μA/℃非线性(-55～150)1℃±3±1.5±0.8±0.4±0.3 AD590只需单电源工作,输出的是电流而不是电压,因此,抗干扰能力强,要求的功率低(1. 5mv/+5v/+25℃),使得AD590特别适合于工作运动测量。
因是高阻抗输出,所以长线上的电阻对器件工作影响不大。
用绝缘良好的双绞线连接,可 第2期 何碧青:温度传感器 以使器件在距25m 处正常工作。
高输出阻抗又能极好地消除电源电压漂移和纹波的影响,电源由5v 变到10v,最大只有1μA 的电流变化。
相等于1℃的等效误差。
还要指出的是,AD590能经受高至44v 的正向电压和20v 的反向电压,因而不规则的电源变化或管脚反接也不会损坏器件。
图1是采用AD590实现温差测量电路,集成运算放大器将两个AD590的输出电流之差转换为电压U 0=(100mv/k )×(T 2-T 1),当T 1=T 2时,U 0=0,Rp 用于调零。
图1 AD590温差测量电路图2是采用AD590的测量放大电路。
图中,由于外加9V (实际上4～30V 均可)电压时,AD950能提供1μA /K 的恒流电流,所以,在25℃时,能提供1μA /K ×(273.16+25)=298.16μA 电流。
该工作电流由AD950提供,它的输出电流则经过屏蔽线L,并通过L 两侧的R 1、R 2、C 1、及R 3、R 4、C 2的阻容滤波器滤去干扰,再流经R 5(1kΩ),转换成产生1mV /K 灵敏度的电压,加在运放A 同名端“+”端。
为了能以摄氏温度读出,所以图中在运放A 的反相端“-”端加上273.16mV 电压。
该电压由精密稳压集成块LM1403经R 6、R 7、Rp 电阻分压产生。
这样运放A 便接成了差动放大。
若调整R 9电阻使运放A 的放大倍数调在100倍,则运放A 的输出端U 0输出电压就以100mV /℃的规律变化。
显然,当温度在-55～+100℃变化时,输出端电压就相应为-5.5～+10V 变化。
输出增加100mV,就相当于温度增加1℃。
需注意,L 屏蔽线应如图所示只能一端接地,若两端接地,地电位差将可能在屏蔽层中形成噪声电流,感应到信号线(芯线)上,而引起干扰。
外接电源电压以6～9V 为宜。
由AD590构成的热电偶冷端温度补偿电路如图3所示。
冷端人为加入一个同一温度控制,并且与热电偶具有相同电压温度系数且极性相反的补偿电势e 1,从而使冷端的总热电势不再随环境温度而变化。
e 1由AD950和电阻R 1来提供,其极性上正,下负,并且,e 1=-(1μA /K )・R 1T =-(1μA /℃)R 1t 图2 远程测温电路图3 AD950构成的热电偶冷端温度补偿电路图 对于K 型热电偶而言,它具有正的温度系数。
a =+411296μV /℃,a ≈+41μV /℃,现取R 1=41Ω,得到补偿电压e 1=-41μV /℃,恰能实现冷端温度自动补偿,需要注意,使用其他类型的热电偶时,需相应调整R 1的阻值,R 4、R 5是用来调节输出电压灵敏度。
212 电压输出型L M35是电压型集成温度传感器的典型代表,由A 、C 、CA 、D 等型号系列。
其主要电特性见表2。
它可直接校正摄氏温度,最适宜遥控,成本低,输出阻抗1mA 负载时为0.1Ω。
表2 LM35系列主要电特性参数名称LM35/35A L M35/35CA LM35D 工作温度范围/℃-55～155-40～1100～100精度/℃±0.4/±0.2(t =25℃)±0.4/±0.2(t =25℃)±0.4工作电压范围/V4～304～304～30静态电流/μA 565656灵敏度/mV /℃101010 贵州教育学院学报(自然科学) 第16卷 图4是采用LM35构成的温度控制电路,电路中的Rp 用于设定温度相应的基准电压U s,U N 为L M35检测温度输出的电压,当加热从R H 加热时,超过预先设定值,即U N >U S ,则A 1输出高电平,VT 1截止,R H 断电,停止加热。