温度传感器简介和分类
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温度传感器应满足的条件
• 特性与温度之间的关系要适中，并容易检测和处理，且随温 度呈线性变化； • 除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低； • 特性随时间变化要小； • 重复性好，没有滞后和老化； • 灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小； • 机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好； • 能大批量生产，价格便宜； • 无危险性，无公害等。
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经验温标
华氏温标 1714 年德国人华伦海特 (Fahrenheit) 以水银为 测温介质，制成玻璃水银温度计。 按照华氏温标，则水的冰点为 32℉，沸点为 212℉。
8
摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下， 把水的冰点规定为0摄氏度，水的沸点规定为100摄 氏度。 摄氏温度和华氏温度的关系为 T <℉>=9/5*t<℃>+ 32 t<℃>=5/9*（T <℉>- 32）
温度传感器
1
温度传感器概述 热电偶的工作 金属热电阻传感器 热敏电阻 集成温度传感器 温度传感器应用实例
2 WWW.CQIST.COM
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。
电阻变化 温差电现象 导磁率变化 电容变化 压电效应 超声波传播速度变化 物质 颜色 P–N结电动势 晶体管特性变化 可控硅动作特性变化 热、光辐射
BaSrTiO3陶瓷 石英晶体振动器 超声波温度计 示温涂料 液晶
半导体二极管 晶体管半导体集成电路温度传感器 可控硅 辐射温度传感器 光学高温计
18
测温范围分类
示温涂料（变色涂料）
装满热水后图案变 得清晰可辨
15
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
温度升高后变为红色
低温时显 示蓝色
16
红外温度计
17
体积热膨胀
物 理 现 象 分 类
1.气体温度计 2. 玻璃制水银温度计 3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计 5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计 铂测温电阻、热敏电阻 热电偶 1．热铁氧体 2．Fe-Ni-Cu合金
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热力学温标
热力学温标 • 热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的， 以卡诺循环为基础。
• 热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之 一。 • 热力学温标为了在分度上与摄氏温标相一致，把 标准大气压下，绝对零度与水的三相点温度分为 273.16份，每份为1 K (Kelvin) 。 • t(℃)=T（K）-273.15K
分 类 特 征 传 感 器 名 称 超高温用传感 器 1500℃以上 光学高温计、辐射传感器
高温用传感器
测 中高温用传感 温 器 范 中温用传感器 围 低温用传感器
1000～1500℃ 光学高温计、辐射传感器、热电偶
500～1000℃ 光学高温计、辐射传感器、热电偶
0～500℃
250～0℃
★
晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温 度计
13
温度测量传感器的分类
接触式温度传感器 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温 度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体 温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采 用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热 容量要足够大。 非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线， 从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精 度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量、不会干扰被测 对象的温度场、连续测量不会产生消耗、反应快等。 14
极低温用传感 器
-270～-250℃ BaSrTiO3陶瓷
★ 热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振动器 、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射传感器、晶体 管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅
测温特性分类
分 类 特 征 传 感 器 名 称
测温电阻器、晶体管、热电偶 线性型 测
10
进行间接温度测量使用的温度传感器，通常 是由感温元件部分和温度显示部分组成。
温度传感器组成框图
11
ຫໍສະໝຸດ Baidu
温度传感器的物理原理
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化； 蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、溶解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
长度m、时间s、质量kg、热力学温度（Kelvin 温度）K、电流单位A、光强度单位cd（坎德拉）、 物质量mol
温标
温标：温度的“标尺”——依据温标就是测量一定的标 准划分的温度标志，是一种人为的规定，或者叫做一种 单位制。 为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡 量温度的统一标准尺度。 温度不能直接测量，利用一些物质的某些物性(诸如尺寸 、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规 律，通过这些量来对温度进行间接测量。 温标包括三个要素： 测温物质及其测温属性、定标点、分度法。
3
温度：是反映物体冷热状态的物 理参数。
4
温度标志着物 质内部大量分子 无规则运动的剧 烈程度。温度越 高，表示物体内 部分子热运动越 剧烈。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！ 5
国际单位制
1960年10月十一届国际计量大会确定了国际通 用的国际单位制，简称SI制。 SI制有七个基本单位：
测温范围宽
输出小
半导体集成电路传感器、
可控硅、石英晶体振动器、 压力式温度计、玻璃制温度计
温
特 性
指数型
函数 开关型 特性
测温范围窄
输出大 特定温度 输出大
热敏电阻
感温铁氧体、双金属温度计
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温度传感器应满足的条件
• 特性与温度之间的关系要适中，并容易检测和处理，且随温 度呈线性变化； • 除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低； • 特性随时间变化要小； • 重复性好，没有滞后和老化； • 灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小； • 机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好； • 能大批量生产，价格便宜； • 无危险性，无公害等。
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经验温标
华氏温标 1714 年德国人华伦海特 (Fahrenheit) 以水银为 测温介质，制成玻璃水银温度计。 按照华氏温标，则水的冰点为 32℉，沸点为 212℉。
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摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下， 把水的冰点规定为0摄氏度，水的沸点规定为100摄 氏度。 摄氏温度和华氏温度的关系为 T <℉>=9/5*t<℃>+ 32 t<℃>=5/9*（T <℉>- 32）
温度传感器
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温度传感器概述 热电偶的工作 金属热电阻传感器 热敏电阻 集成温度传感器 温度传感器应用实例
2 WWW.CQIST.COM
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。
电阻变化 温差电现象 导磁率变化 电容变化 压电效应 超声波传播速度变化 物质 颜色 P–N结电动势 晶体管特性变化 可控硅动作特性变化 热、光辐射
BaSrTiO3陶瓷 石英晶体振动器 超声波温度计 示温涂料 液晶
半导体二极管 晶体管半导体集成电路温度传感器 可控硅 辐射温度传感器 光学高温计
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测温范围分类
示温涂料（变色涂料）
装满热水后图案变 得清晰可辨
15
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
温度升高后变为红色
低温时显 示蓝色
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红外温度计
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体积热膨胀
物 理 现 象 分 类
1.气体温度计 2. 玻璃制水银温度计 3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计 5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计 铂测温电阻、热敏电阻 热电偶 1．热铁氧体 2．Fe-Ni-Cu合金
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热力学温标
热力学温标 • 热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的， 以卡诺循环为基础。
• 热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之 一。 • 热力学温标为了在分度上与摄氏温标相一致，把 标准大气压下，绝对零度与水的三相点温度分为 273.16份，每份为1 K (Kelvin) 。 • t(℃)=T（K）-273.15K
分 类 特 征 传 感 器 名 称 超高温用传感 器 1500℃以上 光学高温计、辐射传感器
高温用传感器
测 中高温用传感 温 器 范 中温用传感器 围 低温用传感器
1000～1500℃ 光学高温计、辐射传感器、热电偶
500～1000℃ 光学高温计、辐射传感器、热电偶
0～500℃
250～0℃
★
晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温 度计
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温度测量传感器的分类
接触式温度传感器 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温 度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体 温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采 用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热 容量要足够大。 非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线， 从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精 度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量、不会干扰被测 对象的温度场、连续测量不会产生消耗、反应快等。 14
极低温用传感 器
-270～-250℃ BaSrTiO3陶瓷
★ 热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振动器 、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射传感器、晶体 管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅
测温特性分类
分 类 特 征 传 感 器 名 称
测温电阻器、晶体管、热电偶 线性型 测
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进行间接温度测量使用的温度传感器，通常 是由感温元件部分和温度显示部分组成。
温度传感器组成框图
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
温度传感器的物理原理
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化； 蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、溶解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
长度m、时间s、质量kg、热力学温度（Kelvin 温度）K、电流单位A、光强度单位cd（坎德拉）、 物质量mol
温标
温标：温度的“标尺”——依据温标就是测量一定的标 准划分的温度标志，是一种人为的规定，或者叫做一种 单位制。 为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡 量温度的统一标准尺度。 温度不能直接测量，利用一些物质的某些物性(诸如尺寸 、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规 律，通过这些量来对温度进行间接测量。 温标包括三个要素： 测温物质及其测温属性、定标点、分度法。
3
温度：是反映物体冷热状态的物 理参数。
4
温度标志着物 质内部大量分子 无规则运动的剧 烈程度。温度越 高，表示物体内 部分子热运动越 剧烈。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！ 5
国际单位制
1960年10月十一届国际计量大会确定了国际通 用的国际单位制，简称SI制。 SI制有七个基本单位：
测温范围宽
输出小
半导体集成电路传感器、
可控硅、石英晶体振动器、 压力式温度计、玻璃制温度计
温
特 性
指数型
函数 开关型 特性
测温范围窄
输出大 特定温度 输出大
热敏电阻
感温铁氧体、双金属温度计
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