溫度傳感器應(yīng)用廣泛，涵蓋食品加工、HVAC 環(huán)境控制、醫(yī)療器械、化學(xué)品處理和汽車引擎罩下監(jiān)控（如冷卻劑、進(jìn)氣管、氣缸蓋溫度等）。溫度傳感器用于測(cè)量熱度，以確保某個(gè)過(guò)程在應(yīng)對(duì)極端高溫、危險(xiǎn)或無(wú)法接觸的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，要么能在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，使應(yīng)用安全，要么滿足一個(gè)強(qiáng)制性條件的要求。

　　溫度傳感器分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式傳感器包括與待測(cè)物體接觸的熱電偶和熱敏電阻，非接觸式傳感器則通過(guò)測(cè)量熱源產(chǎn)生的熱輻射來(lái)確定其溫度。非接觸式傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，通常用于危險(xiǎn)環(huán)境。

　　溫度傳感器的類型

　　熱電偶

　　熱電偶 (TC) 是由兩種不同的非相似金屬組成的一對(duì)結(jié)。 其中，一個(gè)結(jié)代表參考溫度，另一個(gè)結(jié)則代表待測(cè)溫度。當(dāng)溫差產(chǎn)生電壓時(shí)熱電偶工作（賽貝克效應(yīng)），這個(gè)電壓由溫度決定并被轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)。TC 成本低廉、性能可靠、堅(jiān)固耐用且不需要電池，工作溫度范圍大，因此得以廣泛使用。熱電偶在 2,750°C 高溫下也能實(shí)現(xiàn)良好性能，甚至能在低至 –250° 的低溫以及達(dá)到 3,000°C 的高溫下短時(shí)工作。

　　熱電偶的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)包括：

　　• 測(cè)量自身溫度。

　　• 被測(cè)物體的溫度必須推測(cè)得出，用戶必須保證它們之間沒(méi)有熱流動(dòng)。

　　• 長(zhǎng)時(shí)間使用易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。 原因何在？ 是否潮濕或者熱條件使導(dǎo)線絕緣失效，或者是否環(huán)境中存在化學(xué)品、核輻射或者機(jī)械干擾。

　　• 因?yàn)槭请姎鈱?dǎo)體，所以不能接觸其它電源。

　　• 不在結(jié)上測(cè)量。

　　• 比電阻式溫度計(jì)反應(yīng)迅速。

　　熱敏電阻

　　熱敏電阻類似熱電偶，使用簡(jiǎn)單，是現(xiàn)成的低成本、自適應(yīng)溫度傳感器。 然而，這些器件僅用于簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量，而非高溫應(yīng)用。 熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其電阻率對(duì)溫度尤其敏感。 熱敏電阻的電阻值隨著溫度的升高而減小，因此溫度變化時(shí)可預(yù)測(cè)電阻變化。 熱敏電阻大量應(yīng)用于浪涌電流限制器、溫度傳感器、自復(fù)位過(guò)流保護(hù)器和自調(diào)節(jié)熱元件中。

　　熱敏電阻與電阻式溫度探測(cè)器 (RTD) 有兩點(diǎn)不同：(1) RTD 采用純金屬材料；(2) 兩者的溫度響應(yīng)方式不同。 根據(jù) K 值的正負(fù)，熱敏電阻分為兩類（該函數(shù)引用了 Steinhart-Hart 熱敏電阻方程，將熱敏電阻的電阻值轉(zhuǎn)換為開(kāi)氏溫度值）。 如 K 值為正，則電阻值隨著溫度升高而增大，該器件稱作正溫度系數(shù) (PTC) 熱敏電阻。 如 K 值為負(fù)，則電阻值隨著溫度升高而減小，該器件稱作負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻。

　　我們以 GE 的 MA 型系列熱敏電阻組件為例來(lái)考察 NTC 熱敏電阻，該系列專用于間歇或者連續(xù)監(jiān)測(cè)患者體溫。 這種應(yīng)用要求設(shè)備具有可重復(fù)性和快速響應(yīng)性能，尤其在用于嬰幼兒以及全身麻醉期間。

　　MA300利用了將患者皮膚作為體溫指示器這一便利，能有效地對(duì)患者進(jìn)行常規(guī)的連續(xù)體溫監(jiān)測(cè)。 所用的不銹鋼外殼可用于重復(fù)應(yīng)用和一次性應(yīng)用，同時(shí)保持了最大的患者舒適度。 25°C 時(shí)的標(biāo)稱電阻值為 2,252 Ω、3,000 Ω、5,000 Ω 和 10,000 Ω。

　　電阻式溫度探測(cè)器

　　電阻式溫度探測(cè)器 (RTD) 是采用了特殊電阻器的溫度傳感器，該電阻器的電阻值會(huì)隨溫度的變化而變化。 RTD 器件以其精確性和可重復(fù)性而著稱，擁有非常寬的工作溫度范圍，其薄膜型為 -50°C 至 500°C，繞線型為 -200°C 至 850°C。

　　薄膜型 RTD 元件的基材上有一薄層鉑。 器件制造時(shí)采用了一種能形成一個(gè)電路的形式，且該電路經(jīng)調(diào)整后能產(chǎn)生一個(gè)特定的電阻值。 連接引線后進(jìn)行涂層處理，以保護(hù)薄膜層和連接部分。 相比之下，繞線元件可做成線圈并封裝在陶瓷或玻璃管中，或者直接纏繞到玻璃或陶瓷材料上。

　　我們以 Honewell 的 TD 系列為例討論 RTD，該系列可用于許多應(yīng)用，如 HVAC（房間、風(fēng)道、制冷劑溫度）、電機(jī)過(guò)載保護(hù)、汽車（空氣或油溫）。 在 TD 系列中，TD4A 液態(tài)溫度傳感器采用雙端子螺紋式陽(yáng)極氧化鋁外殼。 這種環(huán)境密封式液態(tài)溫度傳感器旨在簡(jiǎn)化安裝，如安裝在卡車一側(cè)，但不是完全浸入式。 時(shí)間參數(shù)相同時(shí)，靜止在空氣中的典型響應(yīng)時(shí)間為 4 分鐘，靜止在水中時(shí)則為 15 秒。

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