温度传感器简介和分类

测温特性分类
分类
线性型 测 温 特 指数型 性 函数
开关型 特性
特征
传感器名称
测温范围宽 输出小
测温电阻器、晶体管、热电偶 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
测温范围窄 热敏电阻
输出大
特定温度 输出大
感温铁氧体、双金属温度计
温度传感器
➢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
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。
温度：是反映物体冷热状态的物 理参数。
温度升高后变为红色
低温时显 示蓝色
红外温度计
体积热膨胀
物
理
电阻变化
现
温差电现象
象
导磁率变化
分
电容变化
类
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
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
极低温用传感 器
特征
传感器名称
1500℃以上 光学高温计、辐射传感器
1000～1500℃ Leabharlann Baidu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
-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
铂测温电阻、热敏电阻 热电偶
1．热铁氧体 2．Fe-Ni-Cu合金 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
测温范围分类
分类
超高温用传感 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
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。
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）
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。
➢ 温标包括三个要素： 测温物质及其测温属性、定标点、分度法。
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℉。
➢ 摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，
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！
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：
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
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。
示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案变
得清晰可辨
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
• 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
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
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。
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。
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。