温度传感器
（temperature transducer）是指能感触温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度丈量外表的中心部分，品种繁多。按丈量办法可分为触摸式和非触摸式两大类，依照传感器资料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
温度传感器的分类
触摸式
触摸式温度传感器的检测部分与被测方针有杰出的触摸，又称温度计。
温度计经过传导或对流到达热平衡，然后使温度计的示值能直接表明被测方针的温度。一般丈量精度较高。在必定的测温规模内，温度计也可丈量物体内部的温度散布。但关于运动体、小方针或热容量很小的方针则会发生较大的丈量差错，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。它们广泛运用于工业、农业、商业等部分。在日常日子中人们也常常运用这些温度计。
跟着低温技能在国防工程、空间技能、冶金、电子、食物、医药和石油化工等部分的广泛运用和超导技能的研讨，丈量120K以下温度的低温温度计得到了开展，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。运用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻便是低温温度计的一种感温元件，可用于丈量1.6～300K规模内的温度。
非触摸式
它的灵敏元件与被测方针互不触摸，又称非触摸式测温外表。这种外表可用来丈量运动物体、小方针和热容量小或温度改变敏捷（瞬变）方针的外表温度，也可用于丈量温度场的温度散布。
最常用的非触摸式测温外表依据黑体辐射的根本定律，称为辐射测温外表。辐射测温法包含亮度法（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）。各类辐射测温办法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只要对黑体（吸收悉数辐射并不反射光的物体）所测温度才是实在温度。如欲测定物体的实在温度，则有必要进行资料外表发射率的批改。而资料外表发射率不只取决于温度和波长，并且还与外表状况、涂膜和微观安排等有关，因而很难准确丈量。在主动化出产中往往需求运用辐射测温法来丈量或操控某些物体的外表温度，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。在这些详细状况下，物体外表发射率的丈量是恰当困难的。
关于固体外表温度主动丈量和操控，能够选用附加的反射镜使与被测外表一同组成黑体空腔。附加辐射的影响能进步被测外表的有用辐射和有用发射系数。运用有用发射系数经过外表对实测温度进行相应的批改，终究可得到被测外表的实在温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心邻近被测外表的漫射辐射能受半球镜反射回到外表而构成附加辐射，然后进步有用发射系数式中ε为资料外表发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质实在温度的辐射丈量，则能够用刺进耐热资料管至必定深度以构成黑体空腔的办法。经过核算求出与介质到达热平衡后的圆筒空腔的有用发射系数。在主动丈量和操控中就能够用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行批改而得到介质的实在温度。
非触摸测温长处：丈量上限不受感温元件耐温程度的约束，因而对最高可测温度原则上没有约束。关于1800℃以上的高温，首要选用非触摸测温办法。跟着红外技能的开展，辐射测温 逐步由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已选用，且分辨率很高。
温度丈量运用十分广泛，不只出产工艺需求温度操控，有些电子产品还需对它们自身的温度进行丈量，如核算机要监控CPU的温度，马达操控器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。
温度是实践运用中常常需求测验的参数，从钢铁制作到半导体出产，许多工艺都要依托温度来完结，温度传感器是运用体系与实践国际之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行扼要概述，并介绍与电路体系之间的接口。
常用温度传感器原理及运用
热敏电阻器
用来丈量温度的传感器品种许多，热敏电阻器便是其间之一。许多热敏电阻具有负温度系数（NTC），也便是说温度下降时它的电阻值会升高。在一切被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度（即温度每改变一度时电阻的改变）最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线对错线性的。
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热敏电阻的整体状况。其间电阻值以一个比率方式给出（R/R25），该比率表明当时温度下的阻值与25℃时的阻值之比，一般同一系列的热敏电阻器具有相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；与此相似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。
由图能够看到电阻/温度曲线对错线性的。
尽管这儿的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻能够以5℃乃至1℃为增量。假如想要知道两点之间某一温度下的阻值，能够用这个曲线来估量，也能够直接核算出电阻值，核算公式如下：
这儿T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，依据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制作商供给。
热敏电阻一般有一个差错规模，用来规则样品之间的共同性。依据运用的资料不同，差错值一般在1%至10%之间。有些热敏电阻规划成运用时能够交换，用于不能进行现场调理的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能替换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比一般的精度要高许多，也要贵得多。
图2是运用热敏电阻丈量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参阅电压，一般它与ADC的参阅电压共同，因而假如ADC的参阅电压是5V，Vref也将是5V。热敏电阻和电阻串联发生分压，其阻值改变使得节点处的电压也发生改变，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的差错以及参阅电压的精度。
自热问题
由于热敏电阻是一个电阻，电流流过它时会发生必定的热量，因而电路规划人员应保证拉升电阻足够大，以避免热敏电阻自热过度，不然体系丈量的是热敏电阻宣布的热，而不是周围环境的温度。
热敏电阻耗费的能量对温度的影响用耗散常数来表明，它指将热敏电阻温度进步比环境温度高1℃所需求的毫瓦数。耗散常数因热敏电阻的封装、管脚标准、包封资料及其它要素不同而不一样。
体系所答应的自热量及限流电阻巨细由丈量精度决议，丈量精度为±5℃的丈量体系比精度为±1℃丈量体系可接受的热敏电阻自热要大。
应留意拉升电阻的阻值有必要进行核算，以限制整个丈量温度规模内的自热功耗。给定出电阻值今后，由于热敏电阻阻值改变，耗散功率在不同温度下也有所不同。
有时需求对热敏电阻的输入进行标定以便得到适宜的温度分辨率，图3是一个将10～40℃温度规模扩展到ADC整个0～5V输入区间的电路。
运算扩大器输出公式如下：
一旦热敏电阻的输入标定完结今后，就能够用图表表明出实践电阻与温度的对应状况。由于热敏电阻对错线性的，所以需求用图表表明，体系要知道对应每一个温度ADC的值是多少，表的精度详细是以1℃为增量还是以5℃为增量要依据详细运用来定。
累积差错
用热敏电阻丈量温度时，在输入电路中要挑选好传感器及其它元件，以便和所需求的精度相匹配。有些场合需求精度为1%的电阻，而有些或许需求精度为0.1%的电阻。在任何状况下都运用一张表格算出一切元件的累积差错对丈量精度的影响，这些元件包含电阻、参阅电压及热敏电阻自身。
假如要求精度高而又想少花一点钱，则需求在体系构建好后对它进行校准，由于线路板及热敏电阻有必要在现场替换，所以一般状况下不主张这样做。在设备不能作现场替换或工程师有其它办法监控温度的状况下，也能够让软件建一张温度对应ADC改变的表格，这时需求用其它东西丈量实践温度值，软件才干创立相对应的表格。关于有些有必要要现场替换热敏电阻的体系，能够即将替换的元件（传感器或整个模仿前端）在出厂前就校准好，并把校准成果保存在磁盘或其它存储介质上，当然，元件替换后软件有必要要能够知道运用校准后的数据。
总的来说，热敏电阻是一种低成本温度丈量办法，并且运用也很简略，下面咱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）实践上是一根特别的导线，它的电阻随温度改变而改变，一般RTD资料包含铜、铂、镍及镍/铁合金。RTD元件可所以一根导线，也可所以一层薄膜，选用电镀或溅射的办法涂敷在陶瓷类资料基底上。
RTD的电阻值以0℃阻值作为标称值。0℃ 100Ω铂RTD电阻在1℃时它的阻值一般为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的差错要比热敏电阻小，关于铂来说，差错一般在0.01%，镍一般为0.5%。除差错和电阻较小以外，RTD与热敏电阻的接口电路根本相同。
热电偶
热电偶由两种不同金属结合而成，它受热时会发生细小的电压，电压巨细取决于组成热电偶的两种金属资料，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。
热电偶发生的电压很小，一般只要几毫伏。K型热电偶温度每改变1℃时电压改变只要大约40μV，因而丈量体系要能测出4μV的电压改变丈量精度才干够到达0.1℃。
由于两种不同类型的金属结合在一同会发生电位差，所以热电偶与丈量体系的衔接也会发生电压。一般把衔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，然后下降差错。有时候也会丈量隔热块的温度，以补偿温度的影响（图5）。
丈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扩大相同的倍数。一般选用丈量扩大器来扩大信号，由于它能够除掉热电偶连线里的共模噪声。市场上还能够买到热电偶信号调理器，如模仿器材公司的AD594/595，可用来简化硬件接口。
固态热传感器
最简略的半导体温度传感器便是一个PN结，例如二极管或晶体管基极-发射极之间的PN结。假如一个恒定电流流过正向偏置的硅 PN结，正向压降在温度每改变1℃时会下降1.8mV。许多%&&&&&%运用半导体的这一特性来丈量温度，包含美信的MAX1617、国半的LM335和LM74 等等。半导体传感器的接口方式多样，从电压输出到串行SPI/微线接口都能够。
温度传感器品种许多，经过正确地挑选软件和硬件，必定能够找到合适自己运用的传感器。
温度传感器运用的留意事项
挑选温度传感器比挑选其它类型的传感器所需求考虑的内容更多。首要，有必要挑选传感器的结构，使灵敏元件的规则的丈量时刻之内到达所测流体或被测外表的温度。温度传感器的输出仅仅是灵敏元件的温度。实践上，要保证传感器指示的温度即为所测方针的温度，常常是很困难的。 在大多数状况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：
（1） 被测方针的温度是否需记载、报警和主动操控，是否需求远距离丈量和传送。
（2） 测温规模的巨细和精度要求。
（3） 测温元件巨细是否恰当。
（4） 在被测方针温度随时刻改变的场合，测温元件的滞后能否习惯测温要求。
（5） 被测方针的环境条件对测温元件是否有危害。
（6） 价格如保，运用是否便利。
温度传感器的挑选首要是依据丈量规模。当丈量规模估计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程一般要求传感器有必要具有恰当高的根本电阻，以便取得足够大的电阻改变。热敏电阻所供给的足够大的电阻改变使得这些灵敏元件十分适用于窄的丈量规模。假如丈量规模恰当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包含在此规模内，由于热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知规模内的传感器线性也可作为挑选传感器的附加条件。
