温度传感器——精选推荐

2024年3月31日发(作者：声名鹊起什么意思)

温度传感器

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。

温度的变化会改变物体的某种特性，如体积、电阻、电容、电动势、磁性能、频率、光

学特性及热噪声等，温度传感器就是以此为原理对温度进行间接测量的。很多材料的特性都

会随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。工农业生产中温度测量的范围

极宽，从零下上百度到零上几千度，而不同材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内

使用。随着生产的发展，新型温度传感器还在不断涌现，如微波测温温度传感器、噪声测温

温度传感器、温度图测温温度传感器、热流计、射流测温计、核磁共振测温计、穆斯保尔效

应测温计、约瑟夫逊效应测温计、低温超导转换测温计、光纤温度传感器等。

按照温度传感器与被测介质的接触方式划分，可以将其分为两大类：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、热电偶式、PN结式等。这类传感器的优势是测量

稳定，精度高，不容易受到环境因素的干扰，可以长时间的对目标进行连续测量。缺点

是受被测物体影响较大，容易损坏，空间局限性大。

• 非接触式温度传感器则无需与被测介质接触，而是通过检测被测介质的热辐射或对

流传来达到测温的目的，这一类传感器最典型是红外测温传感器。这类传感器的优势是

可以测量运动状态物体的温度（如慢速行使的火车的轴承温度，运动中的活塞温度）及

热容量小的物体（如集成电路中的温度分布），因为不需要接触所以受空间局限小，更

加灵活。劣势是容易受到环境干扰。

按照传感器的输出方式及接口方式划分，可以将其分为模拟式和数字式两大类。模拟式

温度传感器输出的是模拟信号，必须经过专门的接口电路转换成数字信号后才能由微处理器

进行处理。数字式温度传感器输出的是数字信号，一般只需少量外部元器件就可直接送至微

处理器进行处理。

1. 常用测温度手段及其原理

常用的接触式测温手段包括热变形、热电偶、热电阻等，常见的非接触式测温原理主

要是热辐射。

（1）热变形

热变形的原理是材料（金属、半导体、液体、气体等）在环境温度变化的时候会产生形

变，这个形变的大小可以用来判断温度变化量的多少。图1展示了一个依靠热变形原理制作

的开关型温度传感器。

双金属片

金属A

金属B

触点闭合

双金属片

金属A

金属B

触点闭合

加热

图1 热变形开关型温度传感器

这个传感器使用两个不同膨胀系数的金属片贴在一起组成，随着温度变化，一种材料比

另外一种金属膨胀程度要高，引起金属片弯曲，从而断开了触点，当温度降低的时候，金属

回归原始位置，触点吸合。如果将金属弯曲的曲率转换成一个电信号输出，则该传感器就变

成了模拟量传感器了，它就不止是能感知外界温度的变化，还能一定程度上量化外界的温度。

其它同样原理的传感器虽然结构不同，但是本质是相同的。

（2）热电偶

热电偶的原理是热电效应，可以通过测量热电动势来测量温度。两种不同导体或半导体

（称为热电偶丝或热电极）的组合称为热电偶（Thermocouple），热电极的两端接合形成回

路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电

动势称为热电动势。

热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中直接用作测量介质温度的一端叫做热端

（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为基准端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶

所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。其原理如图2所示。

V

1

金属A

热端

V

out

金属B

冷端

加热

图2 热电偶测温原理图

V

2

有上述原理可以看出：

•

•

为零；

• 热电偶回路总热电动势的大小只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、

热电偶必须采用两种不同的材料作为电极，否则无论导体截面如何、温度

若热电偶两接点温度相同，尽管采用了两种不同的金属，回路总电动势恒

分布如何，回路中的总热电动势恒为零；