温度传感器的发展现状、原理及应用

温度传感器的发展现状、原理及应用

摘要：

近年来，中国工业现代化进程和电子信息产业的持续快速发展，推动了传感器市场的快速崛起。温度传感器是一类重要的传感器，占传感器总需求量的40%以上。温度传感器是一种半导体器件，利用NTC电阻随温度变化的特点，将非电物理量转化为电量，从而实现精确的温度测量和自动控制。温度传感器广泛应用于温度测量和控制、温度补偿、流量和风速测量、液位指示、温度测量、紫外和红外测量、微波功率测量等领域，广泛应用于彩电领域。电脑彩色显示，开关电源，热水器，冰箱，厨房设备，空调，汽车等领域。近年来，汽车电子和消费电子行业的快速增长推动了中国对温度传感器需求的快速增长。

关键词：温度传感器；发展现状；应用

目录

一、温度传感器的发展现状 (3)

二、温度传感器的原理 (4)

（一）热电偶温度传感器原理 (4)

（二）金属热电阻温度传感器原理 (4)

（三）集成温度传感器原理 (4)

三、温度传感器的应用 (5)

（一）在汽车中的应用 (5)

（二）在家用电器中的应用 (5)

（三）生物医学中的应用 (6)

（四）工业中的应用 (6)

（五）太空中的应用 (6)

四、结论 (6)

参考文献 (8)

一、温度传感器的发展现状

温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的[1]。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。

由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。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。其测量控制一般产用各式各样形态的温度传感器。

表1.1当前市面上温度传感器分类统计表[2]

分类特征传感器名称

测量范围

超高温用1500℃以上光学高温计、辐射传感器

中高温用1000℃

-1500℃

光学高温计、辐射传感器、热电偶

中温用500℃-1000℃光学高温计、辐射传感器、热电

低温用-250℃-0℃晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温度计极低温用-270℃

--250℃

BaSrTi03陶瓷

现如今，在集成数字智能温度传感器领域，国内相关的设计和研究尚处于交

际处的阶段。目前市场上流行的同类温度传感器诸如DS18B20，AD7416，AD7417，AD7418，AD590等F，大国都是出自国外一些比较大的公司。就目前来说，国内的很多公司往往温度传感器产品比较少，并且已申请到的相关专利也非常少，处理厦门大学等高校申请专利外，还有香港应用科技研究院、苏州纳芯微电子、背景中电华大电子设计、上海贝岭等少数研究机构或企业的专利，虽然其专利名称比较大，但是技术涉及点并不全面。因此，在集成数字温度传感器方面，我国尚有较大的发展空间。

二、温度传感器的原理

温度是一种表征物体冷热程度的物理量，而温度传感器就是将物体的冷热程度转换为便于测量的物理参数进而对温度进行间接测量的仪器[3]。温度传感器的结构如下图所示，主要由感温元件和温度显示两部分组成，感温元件主要用于感受温度并将其转换为电信号等易于测量的物理参数，经过处理电路将其转换为相应的温度并显示出来。这是温度传感器工作的大致原理，下面小编就为大家详细介绍一下热电偶温度传感器、金属热电阻温度传感器和集成温度传感器的工作原理。

图1.1温度传感器组成框图

（一）热电偶温度传感器原理

热电偶温度传感器主要利用的是热电效应，其由两种不同材料的导体构成，这两种导体接触时构成一个闭合回路，由于两种材料的接触点温度不同使得回路中产生电动势，热电偶温度传感器便是根据此电动势的大小来判断温度的。热电偶温度传感器结构简单、使用方便、测温范围宽、精确度高、稳定性高，在温度测量这个行业中具有广泛的应用。

（二）金属热电阻温度传感器原理

金属热电阻温度传感器又称为热电阻传感器，主要由电阻体、绝缘管、保护套管、引线和接线盒等组成，其中电阻体采用的是热敏电阻，其电阻阻值大小随温度大小的变化而变化，进而可以将电阻阻值的变化反向转换为温度的大小进而显示出来。

（三）集成温度传感器原理

集成温度传感器，顾名思义是将温度传感器集成在一块很小的硅片上，由于其集成度很高，通常使用的感温元件是PN结，PN结不耐高温，因此集成温度传感器通常测量150℃以下的温度，但PN结可将温度变化转换为电流量、电压量、频率量等多种物理参数，这是较其他类型温度传感器而言优势一般的存在，因此

集成温度传感器应用也很广泛[4]。

三、温度传感器的应用

温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为人们的生活提供了无数的便利和功能。接下来，小编就带大家去了解一下温度传感器的应用以及它的应用领域。

（一）在汽车中的应用

车用传感器是汽车电子设备的重要组成部分，担负着信息收集的任务。在汽车电喷发动机系统、自动空调系统中，温度是需测量和控制的重要参数之一[5]。发动机热状态的测量、气体及液体温度的测量，都需要温度传感器来完成。因而车用温度传感器是比不可少的。

图31冷却水温度传感器

图3.2进气压力温度传感器

（二）在家用电器中的应用

温度传感器广泛应用于家用电器（微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包