關(guān)于溫度傳感器的工作原理以及它的分類解析

人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如溫度傳感器。溫度傳感器(temperature transducer)是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了傳感器市場(chǎng)的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個(gè)傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而可以進(jìn)行溫度精確測(cè)量與自動(dòng)控制的半導(dǎo)體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測(cè)量與控制、溫度補(bǔ)償、流速、流量和風(fēng)速測(cè)定、液位指示、溫度測(cè)量、紫外光和紅外光測(cè)量、微波功率測(cè)量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來(lái)汽車電子、消費(fèi)電子行業(yè)的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了我國(guó)溫度傳感器需求的快速增長(zhǎng)。

溫度傳感器就是應(yīng)用了物質(zhì)的各種的物理性質(zhì)隨著溫度的變化呈現(xiàn)出的規(guī)律，然后將感受到的溫度轉(zhuǎn)換成為可以利用的輸出信號(hào)的傳感器。按照測(cè)量方式的不同可以把它分為接觸式的與非接觸式的兩大類。下面來(lái)介紹一下這兩大類傳感器。

接觸式溫度傳感器

由于這種傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)物體接觸良好，所以通常稱為溫度計(jì)。它通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡狀態(tài)，使其顯示值可以直接指示被測(cè)物體的溫度。一般來(lái)說(shuō)，它的測(cè)量精度是比較高的。在一定的溫度范圍內(nèi)，它甚至可以測(cè)量物體內(nèi)部的溫差。但如果測(cè)量的是運(yùn)動(dòng)物體、熱容較小的物體或小目標(biāo)，則測(cè)量結(jié)果會(huì)有比較大的誤差。常用的溫度計(jì)有壓力溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)和玻璃液體溫度計(jì)等。它們廣泛用于商業(yè)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)，人們甚至在日常生活中也經(jīng)常使用這些溫度計(jì)。

在電子、醫(yī)藥、冶金、國(guó)防工程、食品等部門，低溫技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。超導(dǎo)技術(shù)的研究也很活躍?，F(xiàn)在測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)已經(jīng)非常好了。例如：聲學(xué)溫度計(jì)、低溫?zé)釡囟扔?jì)、蒸汽壓力溫度計(jì)和低溫氣體溫度計(jì)。低溫溫度計(jì)需要感溫元件小，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，精度高。滲碳玻璃熱電阻型是將多孔高硅玻璃滲碳燒結(jié)而成的低溫溫度計(jì)中的一種感溫元件?？捎糜跍y(cè)量1.6～300K溫度范圍內(nèi)的溫度。

非接觸式溫度傳感器

可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的表面溫度、熱容量小、溫度變化非?？旎蛐∧繕?biāo)。也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)中的溫度分布。被測(cè)物體與其敏感元件之間沒(méi)有接觸，故又稱非接觸式測(cè)溫儀。最常用的非接觸式溫度計(jì)根據(jù)黑體輻射基本定律工作，稱為輻射溫度計(jì)。輻射測(cè)溫方法有幾種：比色法、輻射法和亮度法。上述方法只能測(cè)量相應(yīng)的比色溫度、輻射溫度和光度溫度。但是，只有對(duì)黑體測(cè)量的相關(guān)溫度才是真實(shí)溫度。

非接觸式感溫測(cè)量溫度的主要優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)于高于1800℃的溫度，一般采用非接觸式測(cè)溫方式;其測(cè)量上限不受感溫元件的耐溫限制，因此原則上對(duì)測(cè)量最高溫度沒(méi)有限制;現(xiàn)在紅外技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越好，輻射測(cè)溫逐漸從可見(jiàn)光擴(kuò)展到紅外，可以在700℃以下的常溫下測(cè)量。而且它的分辨率非常高。

本文只能帶領(lǐng)大家對(duì)溫度傳感器有了初步的了解，對(duì)大家入門會(huì)有一定的幫助，同時(shí)需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來(lái)討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。