主页 > 关于我们 > 新闻资讯 > 不同类型的温度传感器比较

不同类型的温度传感器比较

2020-01-17 admin

温度传感器主要分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器和集成温度传感器三种类型,本文对这三种温度传感器的工作原理及性能特点进行简要对比。

温度传感器

热电偶

热电偶是把两根不同的金属的一端焊接在一起构成的检测端(即热端),另一端断开(即冷端),用导线与仪表相连接,如图1所示。热端放在需要测量温度的目标物体上,构成一个闭合回路。热电偶是一种自发电式传感器,无需外加电源。热电偶可以直接测量温度。由于两种金属材质不同,电子密度也不同,因而有电子扩散产生,稳定均衡后则产生了电热差。当两端存在温度差时,回路中就会有电流产生,继而有热电动势产生,测得热电动势的值也就可以得到温度值,通过电气仪表将电动势转换为被测介质的温度。热电偶可以被看作是一种能量转换器,它可以将热能转换为电能。值得注意的是,在实际测量中,当热电偶的冷端温度不是0℃时,必须对其冷端进行温度补偿修正。

热电偶的组成和连接
图1:热电偶的组成和连接

热电偶的技术优势有以下几个方面:

1、热电偶的性能稳定,机械强度比较好,使用方便,使用寿命比较长;

2、精度高,热电偶与被测物体直接接触,不受中间介质的干扰;

3、热响应时间快,热电偶对温度改变的反响灵敏;

4、热电偶的测量温度范围比较大,从-40℃~1600℃都可以连续测温。

热电阻式温度传感器

热电阻式传感器是根据导电物体的电阻率随其温度的改变而改变的温度电阻效应原理而制作的传感器,主要包含热电阻和热敏电阻两种。热电阻式温度传感器的测量精度很高、性能比较稳定,鲁棒性好。具有以下优点:

1、电阻的温度系数很大; 2、灵敏度非常高; 3、体积比较小; 4、响应快; 5、其阻值的范围为1M-10M,可自由选择; 6、测量电路非常简单; 7、制作成体低;

基于以上这些优点,热电阻式温度传感器正在逐渐取代传统温度传感器。热电阻式温度传感器主要包括热电阻和热敏电阻两种。

热电阻主要针对被测范围是中低温区的情况,测温原理是依据金属导体的电阻值随温度的升高而增加这一特点来进行测温的。热电阻大多数是由纯金属材料制作而成,其中应用最广泛的是铂和铜。

热敏电阻的测温原理是利用半导体材料的电阻率随温度改变而改变的特性。热敏电阻可以分为正温度系数(PTC)热敏电阻、负温度系统(NTC)热敏电阻以及临界温度电阻器(CTR)这三类。PTC是指电阻率随着温度的升高急剧增加的热敏电阻。正温度系数的热敏电阻作为测温工具,主要用途有:电冰箱压缩机的起动电路、防止电动机电流过大而产生过热现象的保和限流电路,以及装在干燥器上作为恒温开关。NTC是指电阻率随着温度的升高而比较缓慢匀速减少的热敏电阻。主要用在电子产品中测量微波的功率,对温度进行监测、补偿以及控制。除用作温度传感器,热敏电阻还可以用作气体传感器、湿度传感器等。各种热敏电阻的特性如图2所示。

各种热敏电阻的特性
图2:各种热敏电阻的特性

集成温度传感器

集成温度传感器是集温度敏感元件、偏置电路、放大模块、运算模块以及补偿电器于一体的温度传感器,利用微电子技术以及集成工艺将这几个模块集成在一个芯片上。集成温度传感器具有测量温度精度比较高、体积小、重量轻、性能好、响应速度比较快、输出阻抗低,并且可以与数字电路直接相连。但集成温度传感器的缺点是其工作温度范围比较小(-55℃~150℃)。集成温度传感器功耗小,可以做成小型封装产品,在健身跟踪、可佩戴产品、数据记录仪等方面都有广泛应用。

由于不同的温度传感器有各自的优缺点,我们在使用时会根据具体需求选择最合适的、性价比最高的,不过温度传感器的数字化和精确化终究是未来的趋势。