薄膜温度传感器（薄膜温度传感器厚度）

本文目录一览：

• 1、说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点
• 2、温度传感器的原理及应用
• 3、压力/温度传感器 根据其工作原理的不同可分为哪些形式？
• 4、传感器有哪些种类？
• 5、温度传感器的四种类型及原理

说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点

薄膜热电偶式温度传感器的主要特点是方便测量固体表面的温度。其它特点都是捎带的。

温度传感器的原理及应用

温度传感器的原理及应用

温度传感器的原理及应用，温度与我们的生活是息息相关的，它是反应物体冷热状态的参数，而温度传感器作为监测温度的重要手段之一，为人民的生活带来了极大的方便，下面来了解温度传感器的原理及应用。

温度传感器的原理及应用1

温度传感器工作原理：

作为传感器无非是把某种形式的能量转换成另嫌液一种形式的能量。对于转换形式来说有两类：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。

无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。

对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示，这样传感器的工作就结束了。

温度传感器应用：

在科技发展日新月异的今天，电子温度传感冲纯器由于其对于安全保障的重要作用，已经被广泛应用于如生物制药、无菌室、洁净厂房、电信、银行、图书馆、档案馆、文物馆、智能楼宇等各行各业需要温度监测的场所和领域。而最为广泛的边是计算机机房，下面就以计算机机房为例讲解电子温度传感器在机房中的应用

担当信息处理与交换重任的机房是整个信息网络工程的数据传输中心、数据处理中心和数芹判物据交换中心。为保证机房设备正常运行及工作人员有一个良好的工作环境，对机房温湿度的监测是必不可少的，合理正常的温湿度环境是机房设备正常运行的重要保障。

随着计算机技术的不断发展和计算机系统的广泛使用，机房环境必须满足计算机设备对温度、湿度等技术要求。

机房的温度和湿度作为计算机设备正常运行的必要条件，我们必须在机房的合理位置安装温度传感器，以实现对温度、湿度进行24小时实时监测，并能在中控室的监测主机上实时显示各个位置的温度测量值。

温度传感器的原理及应用2

1、温度传感器

许多人可能听过温度传感器，知道它是测量温度的，但具体的定义并不清楚。温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。

温度传感器品种繁多，主要分为四类，分别是热电偶传感器、热敏电阻传感器、电阻温度检测器以及IC温度传感器，其中IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种。温度的测量及控制对提高工作效率、保证生产品质以及促进经济发展有着至关重要的作用。

由于温度传感器是通过感知物体随温度变化而某种特性发生变化测得的，因而能当作温度传感器的材料有很多，如电阻的阻值可以随着温度的变化而变化，物质的热胀冷缩等，因而随着科技的发展，越来越多的温度传感器会不断出现在人们的身边。下面我们主要介绍四大类温度传感器。

2、热电偶传感器

两种不同导体或半导体的组合称为热电偶，热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。

热电偶测温度的基本原理是当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。根据热电动势与温度的函数关系可以求得温度。

图1 热电偶传感器

热电偶传感器装配简单，更换方便，是压簧式感温元件，抗震性好。它的测量范围大，一般是-200℃~1300℃，特殊情况下最低测量温度可达-270℃，最高测量温度达2800℃。除此之外，热电偶传感器机械强度高，耐压性好，制作工艺简单，价格便宜，在许多领域都能见识到它的身影。

根据热电偶传感器的特性要求热电偶的材料温度测量范围广，温度线性度好，测量准确度高，输出热电动势大，热电性能稳定，物理化学性能好，不蒸发抗氧化等等。我国标准的热电偶有六种，分别是铜-康铜，镍铬-考铜，镍铬-镍硅，镍铬-镍铝，铂铑10-铂，铂铑30-铂铑6。

3、热敏电阻传感器

热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，与一般的`固定电阻不同，属于可变电阻的一类，广泛应用于各种电子元器件中。不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。

正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃130℃。

图2 热敏电阻传感器

热敏电阻的主要特点是灵敏度高，电阻温度系数比金属大十倍以上，工作范围广，目前最高能测2000℃，最低能测-273℃。且热敏电阻体积小，使用方便，易加工成复杂形状，可大批量生产。

4、电阻温度检测器

一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

电阻式温度检测器是最准确的温度传感器之一，它不仅提供良好的精度，也提供了出色的稳定性和可重复性。大多OMEGA的标准电阻温度检测器都符合DIN-IEC B类标准。除此之外，电阻温度检测器还相对防止电气噪声，因此非常适合在工业环境中的温度测量，特别是在电动机和发电机及其他高压设备的周围使用。

图3 电阻温度检测器

5、IC温度传感器

模拟温度传感器

图4 模拟温度传感器

常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、AD22103电压输出型、AD590电流输出型等。AD590是电流输出型温度传感器，供电电压范围是3~30V，输出电流223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃。

当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为输出电压注意R的阻值不能取太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

数字式温度传感器

输出为占空比的数字温度传感器采用硅工艺生产的数字式温度传感器，其采用PTAT结构，这种半导体结构具有精确的，与温度相关的良好输出特性。PTAT的输出通过占空比比较器调制成数字信号，占空比与温度的关系如下式：DC=0、32+0、0047*t，t为摄氏度。

输出数字信号故与微处理器MCU兼容，通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比，即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺，分辨率优于0、005K。测量温度范围-45到130℃，故广泛被用于高精度场合。

图5 数字式温度传感器

若是采用数字式接口的温度传感器，则可通过单线和微处理器进行温度数据的传送，输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期，利用微处理器内部的计数器测出周期后就可计算出温度。

可多点检测、直接输出数字量的数字温度传感器一般在芯片上分别设置了一个振荡频率温度系数较大的振荡器和一个温度系数较小的振荡器。

在温度较低时，由于温度系数较小的振荡器开门时间较短，因此温度测量值较小，当温度较高时，其计数值增大，上述计数值基础上再加上一个同实际温度差的校正数据构成了精密的数字式温度传感器。

6、温度传感器的应用

在汽车领域中的应用---车用传感器是汽车电子设备的重要组成部分，它们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，温度是需要测量和控制的重要参数之一。发动机热状态的测量、气体和液体温度的测量都需要用到温度传感器。试想一下，在一个炎热的夏天，你坐着一辆没有空调的车去往你的目的地，这是一件多么恐怖的事。因此，车用温度传感器必不可少。

在家用电器中的应用---温度传感器广泛应用于家用电器，如微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、冰箱、热水器、饮水机、洗衣机等等。

在医药方面的应用---现如今，诸多药品的研发与生产也开始对温度有了要求，如何保证药品在研发到运输到存储或食用这几个阶段内依旧安全有效，医药链温度监测是重中之重。有效使用温度传感器，病人患者的生命安全得到保障。

7、 总结

温度传感器种类数量繁多，功能强大，已经深深的影响并改变了人们的生活。相信随着科学技术的发展，功能越来越强大且完善的温度传感器会使人们的生活水平越来越高，会给人们带来越来越多的便利，也会给人们的生命安全带来更多的保障。

温度传感器的原理及应用3

热敏电阻器

用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。

表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。

这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。

以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。

图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下：

这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。

热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。

图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

自热问题

由于热敏电阻是一个电阻，电流流过它时会产生一定的热量，因此电路设计人员应确保拉升电阻足够大，以防止热敏电阻自热过度，否则系统测量的是热敏电阻发出的热，而不是周围环境的温度。

热敏电阻消耗的能量对温度的影响用耗散常数来表示，它指将热敏电阻温度提高比环境温度高1℃所需要的毫瓦数。耗散常数因热敏电阻的封装、管脚规格、包封材料及其它因素不同而不一样。

系统所允许的自热量及限流电阻大小由测量精度决定，测量精度为±5℃的测量系统比精度为±1℃测量系统可承受的热敏电阻自热要大。

应注意拉升电阻的阻值必须进行计算，以限定整个测量温度范围内的自热功耗。给定出电阻值以后，由于热敏电阻阻值变化，耗散功率在不同温度下也有所不同。

有时需要对热敏电阻的输入进行标定以便得到合适的温度分辨率，图3是一个将10～40℃温度范围扩展到ADC整个0～5V输入区间的电路。

运算放大器输出公式如下：

一旦热敏电阻的输入标定完成以后，就可以用图表表示出实际电阻与温度的对应情况。由于热敏电阻是非线性的，所以需要用图表表示，系统要知道对应每一个温度ADC的值是多少，表的精度具体是以1℃为增量还是以5℃为增量要根据具体应用来定。

累积误差

用热敏电阻测量温度时，在输入电路中要选择好传感器及其它元件，以便和所需要的精度相匹配。有些场合需要精度为1%的电阻，而有些可能需要精度为0.1%的电阻。在任何情况下都应用一张表格算出所有元件的累积误差对测量精度的影响，这些元件包括电阻、参考电压及热敏电阻本身。

如果要求精度高而又想少花一点钱，则需要在系统构建好后对它进行校准，由于线路板及热敏电阻必须在现场更换，所以一般情况下不建议这样做。在设备不能作现场更换或工程师有其它方法监控温度的情况下，也可以让软件建一张温度对应ADC变化的表格，这时需要用其它工具测量实际温度值，软件才能创建相对应的表格。

对于有些必须要现场更换热敏电阻的系统，可以将要更换的元件(传感器或整个模拟前端)在出厂前就校准好，并把校准结果保存在磁盘或其它存储介质上，当然，元件更换后软件必须要能够知道使用校准后的数据。

总的来说，热敏电阻是一种低成本温度测量方法，而且使用也很简单，下面我们介绍电阻温度探测器和热电偶温度传感器。

电阻温度探测器

电阻温度探测器(RTD)实际上是一根特殊的导线，它的电阻随温度变化而变化，通常RTD材料包括铜、铂、镍及镍/铁合金。RTD元件可以是一根导线，也可以是一层薄膜，采用电镀或溅射的方法涂敷在陶瓷类材料基底上。

RTD的电阻值以0℃阻值作为标称值。0℃ 100Ω铂RTD电阻在1℃时它的阻值通常为100.39Ω，50℃时为119.4Ω，图4是RTD电阻/温度曲线与热敏电阻的电阻/温度曲线的比较。RTD的误差要比热敏电阻小，对于铂来说，误差一般在0.01%，镍一般为0.5%。除误差和电阻较小以外，RTD与热敏电阻的接口电路基本相同。

热电偶

热电偶由两种不同金属结合而成，它受热时会产生微小的电压，电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料，铁-康铜(J型)、铜-康铜(T型)和铬-铝(K型)热电偶是最常用的三种。

热电偶产生的电压很小，通常只有几毫伏。K型热电偶温度每变化1℃时电压变化只有大约40μV，因此测量系统要能测出4μV的电压变化测量精度才可以达到0.1℃。

由于两种不同类型的金属结合在一起会产生电位差，所以热电偶与测量系统的连接也会产生电压。一般把连接点放在隔热块上以减小这一影响，使两个节点处以同一温度下，从而降低误差。有时候也会测量隔热块的温度，以补偿温度的影响(图5)。

测量热电偶电压要求的增益一般为100到300，而热电偶撷取的噪声也会放大同样的倍数。通常采用测量放大器来放大信号，因为它可以除去热电偶连线里的共模噪声。市场上还可以买到热电偶信号调节器，如模拟器件公司的AD594/595，可用来简化硬件接口。

固态热传感器

最简单的半导体温度传感器就是一个PN结，例如二极管或晶体管基极-发射极之间的PN结。如果一个恒定电流流过正向偏置的硅 PN结，正向压降在温度每变化1℃时会降低1.8mV。

很多IC利用半导体的这一特性来测量温度，包括美信的MAX1617、国半的LM335和LM74 等等。半导体传感器的接口形式多样，从电压输出到串行SPI/微线接口都可以。

温度传感器种类很多，通过正确地选择软件和硬件，一定可以找到适合自己应用的传感器。

压力/温度传感器 根据其工作原理的不同可分为哪些形式？

你好一、按用途

压力敏和力敏传感器、位置传感器、温度传感器、温湿度传感器、气体传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

二、按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

三、按输出信号

模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。

膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出（包括直接或间接转换）。

开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

四、按其制造工艺

集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。

通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。

薄膜传感器则是通过沉积在介质闹段衬底（基板）上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。

厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。

陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺（溶胶、凝胶等）生产。

完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。

每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

五、按散弯滚测量目

物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。

化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。

生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

六、按其构成

基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。

组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。

应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

七、按作用形式

按作用形式可分为主动型和被动型传感器。

主动型传感器又有作用型和反作用型，此种传感器对被测对象能发出一定探测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化，或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号。检测探测信号变化方式的称为作用型，检测产生响应而形成信号方式的称为反作用型。雷达与无线电频率范围探测器是作用型实例，而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例。

被动型传感器只是接收被测冲余对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外摄像装置等。

传感器有哪些种类？

一、温度传感器：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氏铅非接触式两大类，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。

温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的弯核碧市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始 利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪埋举相继 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。

二、压力传感器：是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智 能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原 理及其应用。另有医用压力传感器。

压力传感器主要应用于增压缸、增压器、气液增压缸、气液增压器、压力机，压缩机，空调制冷设备等领域。

三、液位传感器：是一种测量液位的压力传感器。静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度 成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和 线性修正，转化成标准电信号。

液位传感器适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。

四、电容式物位传感器：利用被测介质面的变化引起电容变化的一种变介质型电容传感器。具有可靠性高，安装方便等特 点，可广泛应用于冶金、采矿、等部门作料位控制，是应用最广的一种物位传感器。

因为电容量电容量是连续变化的，因此该传感器可以用作连续式物位测量，也可用作物位开关，作为报警或喂料、卸料设 备的输入信号。

五、超声波传感器：是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电 压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声 波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用是其最主要的应用之一。硬之城超声波传感器可以对集装箱状态进行探测。超声波传感器可用于检测透明物体、液体、任何表粗糙、光滑、光的密致材料和不规则物体。超声波传感器可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。超声波传感器可用于探测液位、探测透明物体和材料，控制张力以及测量距离，主要为包装、制瓶、物料搬检验煤的设备运、塑料加工以及汽车行业等。

温度传感器的四种类型及原理

温度传感器的四种类型及原理

温度传感器的四种类型及原理，传感器也慢慢的在发展与完善，它具有一定的转换能量的作用，在各行各业我们其实都能看到传感器的身影，那么下面为大家分享温度传感器的四种类型及原理。

温度传感器的四种类型及原理1

1、接触式温度传感器

接触式温度传感器的检测元件与被测对象之间可以良好的接触。它通过传导或者对流使之达到热平衡状态,从而使温度计的显示数值能直接表示被测对象的温度。

2、非接触式温度传感器

非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触,这种传感器一般用于测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速的对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。

3、热电阻温度传感器

热电阻温度传感器是利用导体或者半导体的电阻值随其温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器。对于不同导体(半导体)来说,温度每变化一度,电阻值变化是不同的,而电阻值又可以直接作为输出信号。

4、热电偶传感器

热电偶是由两种不同成份的导体接合而成的回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生热电动势,这种现象叫做热电效应,这种电动势叫热电势。其中,直接用作测量介质温度的一端叫做测量端,另一端叫做补偿端;

补偿端与显示仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电动势。不同材质制作出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度也不相同。制作热电偶的金属材料必须具有很好的延展性,所以热电偶测温元件具有极快的响应速度,可以蔽悔慎测量温度快速变化的过程

温度传感器的四种类型及原理2

1、热电偶的工作原理

当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为 T，称为工作端或热端，另一端温度为 TO，称为 自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生，如图 2-1(a)所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞 贝克效应。

与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连 接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二， 当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于 温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。

两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质 及在接触点的温度有关。

温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生 的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集 中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。

当回路断开时，在断开处 a，b 之间便有一电动势差△V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b)所示。并规定在冷端，当电流由 A 流向 B 时，称 A 为正极，B 为负极。实验表明，当△V 很小时，△V 与△T 成正比关系。定义△V 对△T 的微分热电势宏敬为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。

目前，国际电工委员会（IEC）推荐了 8 种类型的热电偶作为标准化热电偶，即为 T 型、E 型、J 型、K 型、N 型、B 型、R 型和 S 型。

2、热电阻的工作原理

导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值推算出被测物体的`温度，利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器，这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量。

纯金属是热电阻的主要制造材料，热电阻的材料应具有以下特性：①电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。②电阻率高，热容量小，反应速度快。③材料的复现性和工艺性好，价格低。④在测温范围内化学物理特性稳定。目前，在工业中前烂应用最广的铂和铜，并已制作成标准测温热电阻。

3、红外温度传感器

在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于 0、75～100μm 的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

SMTIR9901/02 是荷兰 Smartec Company 生产的一款现在市场上应用比较广的红外传感器，它是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上，底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量，高温接点上面的黑色吸收层将入射的放射线转化为热能，由热电效应可知，输出电压与放射线是成比例的， 通常热电堆是使用 BiSb 和 NiCr 作为热电偶。此外，

SMT9902sil 内部嵌入以 Ni1000 温度传感器和一小视角的硅滤片，使得测量温度更加的准确。因为红外辐射特性与温度相关，可以使用不同的滤镜来测量不同的温度范围。成熟的半导体工艺是产品小型化，低成本化。为了满足某些应用，红外传感器开口视角可以设计成小至 7°。

4、模拟温度传感器

常见的模拟温度传感器有 LM3911、LM335、LM45、AD22103 电压输出型、AD590 电流输出型。

AD590 是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为 3~30V， 输出电流 223μA（-50℃）~423μA（+150℃），灵敏度为 1μA/℃。当在电路中串接采样电阻 R 时，R 两端的电压可作为输出电压。

注意 R 的阻值不能取得太大， 以保证AD590 两端电压不低于 3V。AD590 输出电流信号传输距离可达到 1km 以上。作为一种高阻电流源，最高可达 20MΩ，所以它不必考虑选择开关或 CMOS 多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

5、逻辑输出型温度传感器

设定一个温度范围，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号，启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510 是其典型代表。

LM56 是 NS 公司生产的高精度低压温度开关，内置 1、25V 参考电压输出端。最大只能带 50μA 的负载。电源电压从 2、7~10V，工作电流最大 230μA，内置传感器的灵敏度为 6、2mV/℃，传感器输出电压为 6、2mV/℃×T+395mV。

6、数字式温度传感器

它采用硅工艺生产的数字式温度传感器，其采用 PTAT 结构，这种半导体结构具有精确的，与温度相关的良好输出特性。PTAT 的输出通过占空比比较器调制成数字信号，占空比与温度的关系如下式：DC=0、32+0、0047*t，t 为摄氏度。

输出数字信号故与微处理器 MCU 兼容，通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比，即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺，分辨率优于 0、005K。测量温度范围-45 到 130℃，故广泛被用于高精度场合。

温度传感器的四种类型及原理3

一、温度传感器有哪几种

温度传感器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。

（一）按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。

1、接触式

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。

温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差。

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，广泛应用于工业、农业、商业等部门。

2、非接触式

它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。

最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法、辐射法和比色法。

非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。

（二）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。

1、热电阻

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。

热敏电阻还有其自身的测量技巧。热敏电阻体积小是优点，它能很快稳定，不会造成热负载。不过也因此很不结实，大电流会造成自热。由于热敏电阻是一种电阻性器件，任何电流源都会在其上因功率而造成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因此要使用小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中，将导致永久性的损坏。

2、热电偶

热电偶是温度测量中最常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，也是最便宜的。电偶是最简单和最通用的温度传感器，但热电偶并不适合高精度的的测量和应用。

二、各种温度传感器工作原理

1、热电偶传感器工作原理

当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端或冷端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。

与塞贝克有关的效应有两个，其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)。称为珀尔帖效应。其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时。导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应，两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。

2、电阻传感器工作原理

导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值推算出被测物体的温度，利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器，这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量。纯金属是热电阻的主要制造材料，热电阻的材料应具有以下特性：

(1)、电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。

(2)、电阻率高，热容量小，反应速度快。

(3)、材料的复现性和工艺性好，价格低。

(4)、在测温范围内化学物理特性稳定。

目前，在工业中应用最广的铂和铜，并已制作成标准测温热电阻。

3、红外温度传感器原理

在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0、75～100μm的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

关键词：有源传感器 度传感器 无源传感器 传感器 温度传感器 薄膜温度传感器