简要介绍温度传感器分类的有关知识

前言

温度传感器(光电式传感器)是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器，它是温度测量仪表的核心部分。由于品种繁多，所以在工业应用中温度传感器分类（光电传感器分类）的方式方法有很多种。按照测量方式温度传感器分类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又可分为热电阻、热电偶和IC温度传感器(压力传感器)，IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。那么，按照以上方式，温度传感器分类出来的器件各自都有什么特性呢，温度传感器分类的依据又是什么呢?下面就让我们一起来了解吧!

非接触式温度传感器

l.辐射高温计 用来测量 1000℃以上高温。分四种：光学高温计、比色高温计、辐射高温计和光电高温计。

2.光谱高温计 前苏联研制的YCI—I型自动测温通用光谱高温计,其测量范围为400～6000℃,它是采用电子化自动跟踪系统,保证有足够准确的精度进行自动测量。

3.超声波温度传感器 特点是响应快(约为10ms左右)，方向性强。目前国外有可测到5000H的产品。

4.激光温度传感器 适用于远程和特殊环境下的温度测量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射计可测很高的温度，精度为1%。美国麻省理工学院正在研制一种激光温度计，最高温度可达8000℃，专门用于核聚变研究。瑞士Browa Borer研究中心用激光温度传感器可测几千开(K)的高温。

接触式温度传感器

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。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。

温度传感器热电偶的种类

常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。

所谓标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。

非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

我国从1988年1月1日起，温度传感器热电偶和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生产，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。

热电偶温度传感器应用很广泛，因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类型，它们覆盖非常宽的温度范围，从-200℃到2000℃。它们的特点是：低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外，热电偶需要外部参考端。

温度传感器热电阻测温原理及材料

温度传感器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。温度传感器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，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。如Omega公司的PT100温度传感器，就包含一个100欧姆的铂金电阻温度探头。

温度传感器热电阻的结构

(1)精通型温度传感器热电阻 工业常用温度传感器热电阻感温元件(电阻体) 从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器热电阻的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响一般采用三线制或四线制.

(2)铠装温度传感器热电阻 铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。

与普通型温度传感器热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小;②机械性能好、耐振，抗冲击;③能弯曲，便于安装④使用寿命长。

(3)端面温度传感器热电阻 端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向温度传感器热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

(4)隔爆型温度传感器热电阻 隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

模拟输出IC温度传感器

模拟输出IC温度传感器具有很高的线性度 (如果配合一个模数可产生数字输出)、低成本、高精度(大约1[[%]])、小尺寸和高。它们的不足之处在于温度范围有限(-55℃～+150℃)，并且需要一个外部参考源。

数字输出IC温度传感器

数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源，它们的响应速度也相当慢(100 ms数量级)。虽然它们固有地会自身发热，但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从而将自身发热降到最低。

与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比，IC温度传感器具有很高的线性，低系统成本，集成复杂的功能，能够提供一个数字输出，并能够在一个相当有用的范围内进行温度测量。

此外，还有微波测温温度传感器、噪声测温温度传感器、温度图测温温度传感器、热流计、射流测温计、核磁共振测温计、穆斯保尔效应测温计、约瑟夫逊效应测温计、低温超导转换测温计、光纤温度传感器等。这些温度传感器有的已获得应用，有的尚在研制中。

总结

根据不同的分类原则，温度传感器分类的结果不尽相同。本文针对温度传感器分类出来的不同的温度传感器，如非接触式温度传感器、接触式温度传感器、温度传感器热电偶的种类、温度传感器热电阻的种类以及模拟与数字输出的IC温度传感器进行了具体的介绍。