常用温度传感器比较.doc

一． 主题：温度传感器
二． 内容
接触式温度传感器
1.热电偶：
（1） 测温原理:
　　两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，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工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；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。
（2） 测温范围：
常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
（3） 常用热电偶型号：

（4） 实例：
　　T型热电偶，测温范围-40~350℃。
2.热电阻：
（1） 测温原理:
　　热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。
　　目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
　　金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即：
Rt=Rt0[1+α（t-t0）]
式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为：
Rt =AeB/t
式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。
（2） 测温范围：
　　金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。
半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上）。
（3） 常用热电阻：
　　目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150℃易被氧化。
　　中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。
（4） 实例：
　　Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200℃~850℃，允许温度偏差值0.15+0.002|t|，最小置入深度200mm，最大允许电流5mA。
3.集成温度传感器：
<1>模拟式温度传感器：
（1） 原理：
　　将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。
（2） 常见模拟式温度传感器：
　　电压输出型：
　　 LM3911、LM335、LM45、AD22103。
　　电流输出型：
　　 AD590。
（3） 实例：
LM135\235\335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃～+150℃，LM235的温度范围为-40℃～+125℃，LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见LM135，235，335.pdf。
　　AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，测温范围为-55℃～+150℃，输出电流为223μA~423μA，输出电流变化1μA相当于温度变化1℃，最大非线性误差为±0.3℃，响应时间仅为20μs，重复性误差低至±0.05℃，功耗约为2mW,输出电流信号的传输距离可达到1km以上，作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。
4.数字式温度传感器：
（1） 原理：
　　将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的数字信号，使用方便，但响应速度较慢（100ms数量级）。
（2） 实例：
DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的世界上第一片支持"一线总线"
接口的数字式温度传感器，供电电压范围为3～5.5V，测温范围为-55℃～+125℃，可编程的9～12位分辨率，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出厂设置默认为12位，在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。
非接触式温度传感器
常用红外温度传感器比较：
传感器型号
　　　　测温范围
　　　典型应用
OTP-538F2S
-40～+500℃
医学（耳温机），家庭设施（吹风机等）
TS105-1
-20～100℃（精确度： -0.45±0.08 %/K）
红外测温仪，非接触温度测量，移动物体温度测量
TS105-2
-20～100℃
温度计，微波炉，室内空调，高温计，汽车环境控制
TS118-1
跟处理电路相关（普通-20～300℃）
无接触温度测量，移动物体温度测量，温度控制，火灾报警
TS118-3
跟处理电路相关（普通-20～300℃）
无接触温度测量，温度控制，火灾报警，气候控制系统
TSEV01
0～300℃（精确度：0.1℃）
家庭，医疗，汽车，安全，工业

三． 参考文献
孔力、 梁福平. 传感器原理及检测技术.华中科技大学出版社
四． 检索方式
传感器原理及检测技术
传感器学报
百度文库
五．