新型温度传感器及其在生活中的应用
摘要：在我们生活的环境中，温度与我们息息相关，为了提高生活质量，通常会对其进行监测和控制。而温度传感器作为一种检测工具是不可缺少的。随着科学技术的发展，温度传感器也在不断的进步着。本文详细介绍了几种新型温度传感器及其在生活中的应用，并对传感器的发展进行了展望。
关键词：新型温度传感器检测技术应用
检测技术是人们为了对自然界物质进行定量掌握或定性判断所采取技术措施的总称。它是在测量、检验、检定等概念和技术基础上发展起来的综合性技术学科。检测的目的是为了获得定量分析和定量判断的信息，检测技术则被广泛的应用于生产、实验、生活以及科学研究的各个领域，从而达到控制生产过程中的参数，检测试验精准度等目的。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识、自然的有力工具。
1.传感器简介
1.1传感器的定义
传感器是能感受被测对象、并按照一定归路转换成可用以输出信号的器件（部件）或装置。由于结构和应用领域的不同，又可称为敏感元件、探测器、变换器、换能器等。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术，是现代信息技术的重要基础之一，是获取信息的工具。
1.2传感器的分类
传感器大概可以分为以下九类：
（1）按传感器的所属学科分类可分为物理型、化学型和生物型。
（2）按传感器的转换原理分类可分为电阻式、电感式、电容式等。
（3）按传感器的用途分类可分为温度、压力、流量等。
（4）按传感器的转换过程中的物理现象分类可分为结构型和物性型。（5）按传感器的转换过程中的能量关系分类可分为能量转换型和能量控制型。
（6）按传感器输出量的形式分类可分为模拟式和数字式。
（7）按传感器的功能分类可分为传统型和智能型。
（8）按传感器输出参数分类可分为
（9）按传感器的转换原理分类可分为电阻型、电容型、电感型及互感型等。
2、新型温度传感器
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。温度传感器随温度变化而引起物理参数变化的有: 膨胀、电阻、电容、热电动势、磁性、频率、光学特性及热噪声等。
由于我们平时所使用的各种材料、元件的性能几乎都随温度的变化而变化,
因而, 它们似乎都能作为温度传感器来使用。
按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类: 接触式和非接触式。接触式
温度传感器的测温元件与被测对象有良好的热接触, 通过热传导及对流原理达到
热平衡。这类传感器主要有电阻式、热电偶、PN 结温度传感器等。非接触式温度传感器无须与被测介质接触, 而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器. 这类传感器主要有红外线测温传感器. 这种测温方法的主要特点是可以一测量运
动状态物体的温度(如慢速行驶的火车的轴承温度、旋转着的水泥转窑的温度)及
热容量小的物体(如集成电路中的温度分布)。
综上可知，传感器的种类很多，而温度传感器的种类也不少，所以现在主要
介绍几种新型温度传感器及其应用。
2.1半导体温度传感器（以MOTORLA公司生产的温度按传感器为例）--集成温
度传感器
2.1.1特点：
(1)温度精度高，如MTS102为士2 ℃；
(2)VBE(基极一射极电压)与温度之间呈线性关系;
(3) 价格低廉, 每片为几元人民币;
(4) 精确的温度系数, 最小值可达一28 m V / ℃ ;
(5) 快热时间常数(液体为3 秒空气为8 秒);
(6) 互换性好
2.1.2半导体温度传感器的常用特性曲线
(l)VBE与环境温度的关系
（2）VBE与温度系数的关系：基极一射极电压与温度系数的关系曲线如下图所示。
2.1.3典型应用电路
（1）绝对温度测量电路绝对温度的实际测量电路如图所示。图3中温度传感器的输出接到同相单位增益缓冲放大器(它由1/4 的M LM3 24 运放组成)。由于该放大器具有输人阻抗高输出阻抗的特氛所以可减小放大器对传感器所取的信号电流，亦可减小负载变化对放大倍数的影响。后面一级为反相输人放大器, 把传感器微弱的信号加以放大, 以满足各种变换(如A /D, V /F 等)的需要。对于已知温度, 只要调节又月RCAL, 使输出V OUT = 所测温度x l0mv。因此, MIS 102/ 103/ 10 5 的输出可转换为V OUT= 100mV
/F (或℃ , K )。
（2）温差测量电路
实际温差测量电路如图4 所示。由于要测量温度差值, 所以电路中必须要用到两个温度传感器。而两个温度传感器分别经同相单位增益放大器缓冲后, 再接到差分放大器的两端, 根据V 仅兀的极性和大小, 即可知道两个温度传感器哪个测得的温度高及温差大小. 为了测温的精度这里要求两个传感器的性能要相同或相近, 这样在同一温度下, 可调节到VOUT=0.000V .
（3）温度传感器与微控制器的接口电路
MTS 102 温度传感器与微控制器的接口电路如图5 所示。图中, MTS 102 的B 、C 极连在一起作为温度传感器PN 结的正端, 且与ICI A 的同相端相连, 这样ICI A 实际上组成一个同相输人放大器.由于同相输人电压大于反相端电压, 所以放大器输出为正的电压, 该电压对电容0.0047uF进行充电。随着充电电压增大直到V BE= u(分压系数)×VBB （2N2646BI、B2之间的电压）+VD （2N2646PN 结正向压降）时，2N2646导通，此时电容0.0047uF通过EBI结放电，接着电容又开始重新充电并重复上述过程, 结果在ICI A 的输出端形成锯齿波电压, 尔后经过RC 组成的微分电路, 此时信号较弱, 所以必须经过一级同相放大器放大到微控制器所能接受的频率信号。当温度升高时MTS 102 的VBE降低, 0.0047uF 电容充电时间变短, 给微控制器输出的频率增高; 反之, 当温度下降时, MTS102的VBE 升高, 0.0047uF电容充电时间变长, 则给微控制器输出的频率减小。
2.2总线式温度传感器（以DS18B20数字温度计为例）
2．2.1 DS18B20的主要特点
（1）采用独特的“一线制”通信方式，信号符合TTL电平逻辑;
（2）温度测量范围为-55℃～125℃，以0.5 ℃增减；
（3）内部有温度上、下限报警设置；
（4）实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温；
（5）可编程的温度转换分辨率，可根据应用需要在9 bit～12 bit之间选取；
（6）在12 bit温度转换分辨率下，温度转换时间最大为750ms;
（7）DS18B20采用节能设计，在等待状态下功耗近似为零
2.2.2基于DS18B20的数字温度计
下图为DS18B20与单片接口设计
3.新型温度传感器在生活中的应用
温度传感器可以说是无所不在,空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度传感功能。
3.1新型温度传感器在计算机中的应用
计算机中的中央处理器的运行速度愈快，所耗散的热量便愈多，为免计算机系统过热而受损，有关系统必须加强温度过高保护功能。另一方面，若系统进行高速无线传输，便需因频率的转变而提供温度补偿。传统的温度传感器方式均受制于其封装体积、线性表现或准确度，但现在的新型温度传感器芯片不但功率消耗低、准确率高，而且比传统的温度传感器有更好的线性表现，最重要的一点是容易使用。
3.2新型温度传感器在汽车中的应用
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。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必不可少的。
由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。
否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。
新型温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃
油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。
3.3新型温度传感器在家用电器中的应用
新性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、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机冰箱、冷柜、热水器、饮水机、洗碗机、消毒柜、洗衣机、烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制等)、医用/家用体温计，便携式非接触红外温度测温仪等等许多方面。
3.4新型温度传感器的在环境监测的应用
随着住房私有化和住宅小区工管理的推广，供热系统的规范化管理逐渐成为必需解决的重要问题，利用温度采集器对用户环境进行温度采样，并记录到数据库中为收费依据，对于闲置和不需供热的房间自动关闭，并采用了计算机远程管理技术，大大提高了供热系统的自动化程度。
4．新型温度传感器的发展方向
现代科学技术的迅猛发展为传感器的进步和发展创造了条件，同时也不断地向传感器提出更新更好的要求。随着计算机技术、信号分析处理技术和监测理论的发展，传感器将向智能化、虚拟化、网络化及远程测控方向发展。
参考文献
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单线数字温度传感器DS18B20原理及其应用 DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822 "一线总线"数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C 。现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B2 0、DS1822 的特性DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继"一线总线"的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 1. DS18B20的新性能 (1) 可用数据线供电，电压范围：3.0~5.5V； (2) 测温范围：-55~+125℃，在-10~+85℃时精度为±0.5℃； (3) 可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃； (4) 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字； (5) 负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 2. DS18B20的外形和内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: 图（1）DS18B20外形图 引脚定义： (1) DQ为数字信号输入/输出端； (2) GND为电源地；
DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图 时间：2012-02-16 14:16:04 来源：赛微电子网作者： 前言 温度与工农业生产密切相关，对温度的测量和控制是提高生产效率、保证产品质量以及保障生产安全和节约能源的保障。随着工业的不断发展，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。基于DS18B20温度传感器的重要性，小编整理出DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图供大家参考。 一、DS18B20温度传感器工作原理（热电阻工作原理） DS18B20温度传感器工作原理框图如图所示： DS18B20温度传感器工作原理框图 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 二、DS18B20温度传感器的应用电路 1.DS18B20温度传感器寄生电源供电方式电路图 寄生电源方式特点： (1)进行远距离测温时，无须本地电源。 (2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。 (3)电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温。 (4)只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适于采用电池供电系统中。
温度传感器的常见分类温度传感器应用大全 温度传感器在我们的日常生活中扮演着十分重要的角色，同时它也是使用范围最广，数量最多的传感器。关于它你了解多少呢？本文主要介绍的就是各种温度传感器的分类及其原理，温度传感器的应用电路。 温度传感器从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器，近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速，由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用也更加方便。 1、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，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。 2、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℃。 3、模拟温度传感器： HTG3515CH是一款电压输出型温度传感器，输出电流1～3.6V，精度为±3％RH，0～100％RH相对湿度范围，工作温度范围-40～110℃，5s响应时间，0±1％RH迟滞，是一个带
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC 的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。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14.050K Ω。 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： 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
红外温度传感器在工业中的应用 随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。 基本原理 温度传感器基本原理，最常用的非接触式温度传感器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（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。 在水泥制造生产中的应用 红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义：1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源；2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全；3.降低能耗，节约能源。 在热处理行业中的应用 红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。 红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。 红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶
温度传感器在生活中的应用 温度传感器不断加强自身的技术功能，更好更多的服务在人们现实生活中。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，技术的进展也将使得温度传感器能够在现实生活中得到更多利用。 下面介绍各种温度传感器在生活中的具体应用。 1.冰箱中的温度传感器。 当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动；而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止冰箱温度的控制是通过温度传感器实现的 2.汽车中的温度传感器。 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。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必不可少的。 由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。 温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。 已实用化的产品有非接触式红外温度传感器(通用型0℃～500℃，精度1%，响应时间500ms；高温型300℃～1600℃，精度0.5%，响应时间100ms)等。 3.家用电器中的温度传感器。 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、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机冰箱、冷柜、热水器、饮水机、洗碗机、消毒柜、洗衣机、烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制等)、医用/家用体温计，便携式非接触红外温度测温仪等等许多方面。
温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段： 1.传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。2.模拟集成温度传感器/控制器。 3.智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。 温度传感器的分类 温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。 接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这是的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。 非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。 温度传感器的发展 1.传统的分立式温度传感器——热电偶传感器 热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。 2.模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。 模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。 2．1光纤传感器 光纤式测温原理 光纤测温技术可分为两类:一是利用辐射式测量原理,光纤作为传输光通量的导体,配合光敏元件构成结构型传感器;二是光纤本身就是感温部件同时又是传输光通量的功能型传感器。光纤挠性好、透光谱段宽、传输损耗低,无论是就地使用或远传均十分方便而且光纤直径小,可以单根、成束、Y型或阵列方式使用,结构布置简单且体积小。因此,作为温度计,适用的检测对象几乎无所不包,可用于其他温度计难以应用的特殊场合,如密封、高电压、强磁场、核辐射、严格防爆、防水、防腐、特小空间或特小工件等等。目前,光纤测温技术主要有全辐射测温法、单辐射测温法、双波长测温法及多波长测温等 2.1.1 全辐射测温法 全辐射测温法是测量全波段的辐射能量,由普朗克定律: 测量中由于周围背景的辐射、测试距离、介质的吸收、发射及透过率等的变化都会严重影响准确度。同时辐射率也很难预知。但因该高温计的结构简单,使用操作方便,而且自动测量,测温范围宽,故在工业中一般作为固定目标的监控温度装置。该类光纤温度计测量范围一般在600～3000℃,最大误差为16℃。 2.1.2 单辐射测温法 由黑体辐射定律可知,物体在某温度下的单色辐射度是温度的单值函数,而且单色辐射度的增长速度较温度升高快得多,可以通过对于单辐射亮度的测量获得温度信息。在常用温度与波长范围内,单色辐射亮度用维恩公式表示: 2.1.3 双波长测温法 双波长测温法是利用不同工作波长的两路信号比值与温度的单值关系确定物体温度。两路信号的比值由下式给出: 际应用时,测得R(T)后,通过查表获知温度T。同时,恰当地选择λ1和λ2,使被测物体在这两特定波段内,ε(λ1,T)与ε(λ2,T)近似相等,就可得到与辐射率无关的目标真实温度。这种方法响应快,不受电磁感应影响,抗干扰能力强。特别在有灰尘,烟雾等恶劣环境下,对目标不充满视场的运动或振动物体测温,优越性显著。但是,由于它假设两波段的发射率相等,这只有灰体才满足,因此在实际应用中受到了限制。该类仪器测温范围一般在600～3000℃,准确度可达2℃。 2.1.4 多波长辐射测温法 多波长辐射测温法是利用目标的多光谱辐射测量信息,经过数据处理得到真温和材料光谱发射率。考虑到多波长高温计有n个通道,其中第i个通道的输出信号Si可表示为: 将式(9)～(13)中的任何一式与式(8)联合,便可通过拟合或解方程的方法求得温度T和光谱发射率。Coates[8,9]在1988年讨论了式(9)、(10)
温度传感器的对比分析 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。
热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 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。 2. 热电偶的种类
温度传感器的基本特性与应用研究 班级：机械一班姓名：汪浩奇；钟嘉怡学号：06180118 ； 06180102指导老师：汪亮 摘要：通过图 2 的简单电路，来测量LM35 的温度特性，了解LM35 一定范围内温度和电 压之间的关系。通过图 3 的电路，制作一个用 LM35 集成电路电压型传感器组装的温度控制仪 表，从而验证电压与温度的线性关系。 关键词：LM35 电压型集成温度传感器；温度控制仪表；数显温度计； 1.概述 温度是表征物体冷热程度的物理量，它和我们的生活环境密切相关，也是工农业生产过程中一个 很重要的测量参数，温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、 促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的应用十分广泛。 2.实验原理 温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度传感 器有热电阻、热电偶、集成电路温度传感器等。本实验将通过测量几种常用的温度传感 器的特定物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。 1、电压型集成电路温度传感器（LM35 ） LM35 温度传感器，其准确度一般为0.5 C ，由于其输出为电压，且线性极好，故只 要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个精密数字控温系统。内部的激光校准保证了极 高的准确度及一致性，且无须校准。LM35温度传感器的温度系数K V约为 10.0mV / C ，利用下式可计算出被测温度t： t U0/K V LM35 温度传感器的电路符号如图 1 所示，U0为电压输出端。 图1 LM35 电路符号 实验测量时只要直接测量其输出电压U 0，即可知待测量的温度。 2、用 LM35 电压型温度传感器组成温度控制装置 温度控制：若设置控制温度为t( C ) ，根据LM35传感器温度特性测试中的线性、拟合 结果进行计算，得出此温度对应的LM35 传感器输出电压值，调节可调电阻RX1 ，将控温
一、在博物馆文物、档案管理方面的运用 这是温湿度传感器应用的另一个领域。档案的纸张在温湿度适宜的条件可以多存放一些时间，而一旦温湿度条件遭到破坏纸张将要变脆，重要资料也将随之荡然无存，对档案馆进行温湿度记录是必要的，可以预防恶性事故的发生。使用温湿度传感器将使温湿度记录的工作得以简化，也将节约文物保管的成本，使这一工作得以科学化，不受到过多的人为因素的干扰。 二、在疫苗冷链中的运用 在疫苗、菌苗等生物制品从制药厂成品仓库发运，到给有关人群接种的冷链储运过程中，通过对其所处环境温度的监测记录，可以确认其质量，保证免疫接种效果。温湿度传感器方便、可靠地解决了这一问题。 不同的疫苗、菌苗对于储运环境温度有不同的要求。要确保菌、疫苗在储运过程中的安全，必须对储运过程中的环境温度进行全过程的检测记录，而且应该是全自动的检测记录，不应有任何的人为因素，以提高数据的可靠性。高品质高精度的温湿度传感器可以完美的完成这一功能，因为它可以在没有外界电源供电的情况下还可以长时间记录。 三、在建材实验方面的运用 在建材尤其是混凝土干燥过程中，我们应注意其干燥趋势，这是评价产品的指标之一，也为建筑施工方提供了可靠的数据。应用温湿度传感器可以将此数据记录并提供给建材研究方，将为施工提供有益的帮助。尤其是在军事建筑中，时间就是生命，准确把握混凝土干燥时间为先发致敌，为有效地将有生力量提供到战场上提供了保证，这一功能都可以由温湿度传感器完成。 四、在农业及畜牧业中的运用 农业及畜牧业生产，尤其一些经济作物的生产，在其幼苗期要详细记录温湿度值。例如要确定某些幼苗的生长特性与温度、湿度有什么样的关系等，这同样也需要温湿度传感器来进行数据采集和艰苦。当然，也不是每种幼苗都需要进行温度监控，毕竟林业是相对粗线条的生产模式。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/7211104117.html,。
温度传感器集锦 当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟， 但是只能在传统的场合应用，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。 光纤温度传感器 光导纤维（简称光纤）自20世纪70年代问世以来，随着激光技术的发展，从理 论和实践上都已证明它具有一系列的优越性，光纤在传感技术领域中的应用也日益 受到广泛重视。光纤传感器是一种将被测量的状态转变为可测的光信号的装置。它是由光耦合器、传输光纤及光电转换器等三部分组成。目前已有用来测量压力、位移、应变、液面、角速度、线速度、温度、磁场、电流、电压等物理量的光纤传感 器问世，解决了传统方式难以解决的测量技术问题。据统计，目前约有百余种不同形式的光纤传感器，用于不同领域进行检测。可以预料，在新技术革命的浪潮中， 光纤传感器必将得到广泛的应用，并发挥出更多的作用。 特种测温热敏电缆
热电偶是传统的温度传感器，用途非常广泛。近年来，又发展出了一种新的测温技术，能在火灾事故预警中有独特的应用。这种新型温度传感器称为特种测温热敏电缆，又被称为连续热电偶ContinuousThermocouple)或寻热式热电偶（HeatingSe ekingThermocouple）。 热敏电缆利用电偶热电效应，但测量的不是偶头部的温度，而是沿热电极长度上最高温度点的温度。由于这种独特功能，最初被发达国家作为高精技术设备铺设在航 空母舰、驱逐舰的舰舱以及军用飞机等军事设备中。目前，已被广泛应用到各个领域来预防和减少因“过热”引起的事故和损失。 热敏电缆的主要性能 目前，热敏电缆主要有两种产品类型（FTLD和CTTC），它们测温原理相同，只是技术参数不同。 材料构成外层保护管：FTLD型采用双层聚四氟乙烯，CTTC型采用铬镍铁合金。为有效避免测量环境中的粉尘、油脂以及水分等介质浸入，以及温度范围不同而引起的误报，故采用不同材料。测温元件：K型热电偶。
热敏电阻温度传感器在汽车上的应用 随着社会生活水平的提高，汽车是现代道路交通的重要组成部分，随着汽车工业的快速发展、道路交通堵塞等问题的出现，社会发展中交通流量失衡的加剧，也存在着各种安全隐患。传感器是汽车电子单元的主要控制部件，它将发动机的工作状态信息提供给发动机的电子控制单元（ECO），使电子控制单元能够准确地控制发动机的工作状态，从而提高发动机的功率，降低油耗，减少废气排放的故障检测。由于热敏电阻的许多特性，在许多特殊情况下，当其他设备不能进行测试时，可以方便地对其进行检查。所以，很多时候，这个小配饰的作用非常大。 温度传感器可以预防汽车的自燃事故发生，节能减排等效果。所以，从某种意义上来讲，先进汽车的竞争即是传感器的竞争。 汽车上的温度传感器种类很多，有检测发动机进气温度的传感器，有检测冷却液温度的传感器，还有机油以及车内空调温度的传感器等等。这些温度传感器多为负温度系数热敏电阻，其特点是测量点的温度越高，传感器的电阻值越低，输出电压信号越低。 一、进气温度传感器 除卡门涡旋式空气流量传感器以外，其余发动机均装有进气温度传感器。进气温度传感器可以装在空气流量传感器或进气压力传感器内，也可以装在进气道上某个部位。发动机进气温度高时控制单元会减少喷油脉宽，反之增加喷油脉宽。
二、冷却液温度传感器 冷却液温度传感器端子为2针，一根为输入信号线，另一根为输出信号线;端子为4针，则4针分别为输入信号线、输出信号线、控制单元搭铁线和仪表板搭铁线。冷却液温度传感器一般装在发动机后侧节温器或散热器出水孔处，负责喷油脉宽、暖机、点火提前角、自动变速器变矩器锁止和超速挡的控制以及空调的控制。 三、变速器油液温度传感器 自动变速器油液温度传感器装在控制阀上，对变速器主要进行高温控制。变速器油温高于150℃时变矩器立即进入锁止工况，30s后如果变速器油温仍不下降，变矩器解除锁止工况，变速器退出超速挡。油温传感器自身或线束短路，数据流会显示变速器油温高于150℃，所以油液温度传感器自身或线束短路后，变矩器不进入锁止工况，变速器没有超速挡，汽车没有高速。 四、空气压缩机上的温度传感器 空气悬架在氮气空气压缩机上装有温度传感器，当压缩机温度达到130℃，临时中断压缩机的工作，以防止温度过高发生烧蚀。一旦空气泵烧蚀，车身高度总是停留在最低位置，不再升高。 五、空调温度传感器
温度传感器工作原理及其应用 使用温度传感器为 PT100,这是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围.。 整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分. 前置放大部分原理图如下: 工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至 280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格： 温度℃ PT100 阻值 Ω 传感两端电压 mV 100.00 124.38 1 100.39 124.8 50 119.40 147.79 100 138.51 170.64 150 157.33 192.93 200 175.86 214.68 250 194.10 235.90 300 212.05 256.59 350
276.79 400 247.09 296.48 450 264.18 315.69 500 280.98 334.42 后级单片机电路的原理图如下： 从传感器前置放大电路输出的信号，就送入到 HT46R23 的 A/D 转换输入端口（PB0/AN0），由单片机去进行各种必需的处理。首先是进行软件非线性校正，把输入信号按照不同的温度值划分为不同段，再根据其所在的段分别乘以不同的补偿系数，令其与理论值尽量接近，经过非线性校正的数字，才被送去进行显示，比较用户设定的控制值等等。 各段的非线性补偿系数见下列表格（仅仅列出主要段的数据，非全部表格内容）： 传感电压 传感电压 mV/℃ 内部AD读数 校正系数 124.3781 供电电阻=3K92±1%,供电电压=5.000V±1% 124.8450 0.4670 1.00 1.0000 147.7942 0.4683 50.14 0.9972 170.6414 0.4626 99.06 1.0095 192.9326 0.4570 146.80 1.0218 214.6802
数字温度传感器DS1820(DS18B20)的应用DSl820 数字温度计提供 9 位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入 DSl820 或从 DSl820 送出因此从主机 CPU 到 DSl820 仅需一条线(和地线) DSl820 的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个 DSl820 在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个 DSl820 可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感 DSl820 的测量范围从-55 到+125 增量值为0.5 可在 l s(典型值)内把温度变换成数字.每一个 DSl820 包括一个唯一的 64 位长的序号该序号值存放在 DSl820 内部的 ROM(只读存贮器) 中开始8 位是产品类型编码(DSl820 编码均为（10H)接着的48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面 56位的CRC(循环冗余校验)码DSl820 中还有用于贮存测得的温度值的两个 8 位存贮器 RAM 编号为0 号和 1号1号存贮器存放温度值的符号，如果温度为负，则 1 号存贮器8 位全为 1，否则全为 0， 0 号存贮器用于存放温度值的补码，LSB(最低位)的1表示0.5将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值(-550125 )，DSl820 的引脚如图 2 26-l 所示。每只DS18b20 都可以设置成两种供电方式：即数据总线供电方式和外部供电方式，采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但完成温度测量的时间较长；采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快. 温度计算 1、DS18b20用9位存贮温度值,最高位为符号位。下图为 18b20 的温度存储方式，负温度 S=1，正温度 S=0，如00AAH 为+85 ,0032H 为 25，FF92H 为55
温度传感器原理及应用 温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。 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。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。常用的测温传感器的种类与测温范围如下表所示。
温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触，而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器，以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度（如慢速行使的火车的轴承温度，旋转着的水泥窑的温度）及热容量小的物体（如集成电路中的温度分布）。 温度传感器的种类较多，我们介绍几种主要的温度传感器及应用电路。 PN结温度传感器 工作原理 晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—+150℃。典型的温度曲线如图1所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。
实验14 温度传感器特性测量及应用 温度是科学研究中一个重要的基本物理量，在物理学、化学、热力学、飞行力学、流体力学等科学的研究中，都离不开对温度的测量和控制，许多工业产品的质量和产量都与温度有直接关系。随着科学技术的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装一台0～50o C数字式温度计。 实验目的和学习要求 1．学习和掌握AD590电流型集成电路温度传感器的特性； 2．测量集成温度传感器AD590在某恒定温度时的伏安特性曲线； 3．测量AD590输出电流和温度的关系； 4．用AD590传感器设计并组装数字式摄氏温度计。 实验原理 集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋120℃之间温度测量。集成温度传感器有电压输出型和电流输出型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它
相当于一个恒流源，因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，具有很好的线性特性。 本实验采用的是AD590电流型集成温度传感器，该器件的两端当加有某一直流工作电压时（一般工作电压可在4.5V～20V范围内），其输出电流(I)与温度(T)成正比。 I=BT+A 式中，I为其输出电流，单位μA；T为摄氏温度；B为传感器的灵敏度（一般AD590的B=1μA/o C,即如果该温度传感器的温度升高或降低1o C，则传感器的输出电流增加或减少1μA）；A为摄氏零度时的电流值，该值恰好与冰点的热力学温度273K相对应。（对市售的一般AD590，其A值从273～278μA略有差异）。所以只要串接一只取样电阻Ｒ(1k?)即可实现电流1μA到电压1mV的转换，组成最基本的温度(T)测量电路(1mV/ o C)。 利用AD590集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即AD590器件在0o C时，数字电压显示值为“0”mv，而当AD590器件处于t o C时，数字电压表显示值为“t”mv。 实验仪器 智能式数字恒温控制仪；量程0～19.999V四位半数字式电压表；直流1.5V～12V 稳压输出电源；可调式磁性搅拌器以及加热器、玻璃管、和AD590集成温度传感器；ZX21型电阻箱，保温杯，水银温度计等。 1.AD590电流型集成温度传感器
温度传感器的发展与应用 摘要：自从温度传感器发明以来，就对人类社会产生了巨大影响。由普通的温度传感器向着数字，智能化方向迈进。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。 关键词：温度传感器数字化智能化发展应用 The development and application of temperature transducer Abstract:Since the invention of temperature transducer, it has great influence on the human society. By the ordinary temperature transducer to digital, intelligent direction. After entering the 21st century, intelligent temperature transducer is high accuracy, multi-function, bus standardization, high reliability and security, developing virtual transducer and network transducer, single-chip temperature measurement system and other high-tech rapid development direction. Key word:temperature transducer digitization Intelligentization development application 1 温度传感器原理,类型及发展方向 1.1 温度传感器的原理 温度传感器是工业生产中最常见的一种传感器。它将物体的温度转化为电信号输出，它具有结构简单，测量范围宽，稳定性好、精度高等优点。不同的温度传感器制作方法不同，常见的有热敏电阻、热电偶和集成型产品。其发展大体经历了从分体式、模拟集成到智能型阶段。现在的温度传感器不仅温度信号输出，还可以集成湿度测量，信号输出也由原来的单一信号变成多样化的输出形式，可以进行远距离通信，数据可以根据需要进行记录、上限报警和自控控制等多种功能。 热电偶有标准热电偶和非标准热电偶两种，标准热电偶严格遵循热电势与温度之前的关系，并有统一的分度号，其误差也在允许范围之内。非标准热电偶通常是根据特殊测量需要制作而成的，它没有测量范围上没有统一的标准，也没有分度号。 热电阻用得最多的当属铂电阻和铜热电阻，铂电阻测量温度范围更大，精度更高。铂电阻和铜热电阻其电阻和温度变化值都有统一的标准。Rt=R0[1+α（t-t0）]，它只跟初始温度和材料温度系数有关。 现在用的智能集成型温度传感器采用单片机技术，里面装有多位模数信号转换器，其测量精度更高，分辨力更是高达0.03度，里面还可以集成日历时钟，实现多种测量模式之间切换，输出更具规范化和标准化，可以有效抑制周围环境对温度信号输出的干扰，使得测量值