温度传感器的选用
NTC热敏电阻温度传感器产品选型方法与应用
NTC热敏电阻温度传感器产品选型方法与应用NTC热敏电阻（Negative Temperature Coefficient）是一种温度感应器件，其电阻值随温度的变化而变化。
NTC热敏电阻可以通过测量其电阻来得知环境温度，广泛应用于电子设备中的温度测量与控制。
本文将介绍NTC热敏电阻的选型方法与应用。
1.NTC热敏电阻选型方法（1）测量范围：首先需要确定所需测量的温度范围，不同的NTC热敏电阻有不同的温度范围适用性。
（2）精度要求：根据应用需求，确定所需的温度测量精度，一般来说，精度要求越高，选用的NTC热敏电阻越高档。
（3）响应时间：对于实时性要求较高的应用，需要考虑NTC热敏电阻的响应时间。
一般来说，响应时间越短，实时性越好。
（4）环境条件：NTC热敏电阻的环境条件也需要考虑，例如工作温度、湿度等。
（5）价格：最后要考虑的因素是价格，需根据预算确定选用的NTC 热敏电阻。
综合以上因素进行综合考量，可以选择适用的NTC热敏电阻。
2.NTC热敏电阻的应用（1）温度测量与控制：NTC热敏电阻可以直接作为温度传感器，通过测量其电阻值来得知环境温度。
在温度测量与控制系统中，NTC热敏电阻可以根据温度变化调节电路，实现对温度的控制。
（2）设备保护：NTC热敏电阻可以作为过热保护装置，用于检测电子设备或电路的温度，并当温度超过设定阈值时触发保护机制，保护设备免受过热损坏。
（3）温度补偿：NTC热敏电阻可以用于温度补偿，例如在温度对电路精度要求较高的仪器设备中，通过测量环境温度并进行补偿，提高整个系统的测量精度。
（4）温度控制与调节：NTC热敏电阻可以用于调节设备的温度，例如电热水器中，通过测量水温，并根据设定温度来控制加热功率，从而达到设定温度。
（5）气象观测：NTC热敏电阻可以用于气象观测中，例如温湿度计。
总之，NTC热敏电阻具有广泛的应用领域，从温度测量与控制到设备保护、温度补偿、温度调节等方面都有应用。
传感器LM35温度检测
基于LM35传感器温度测量实验报告班级：学号：姓名：传感器选择要点说明测量温度，根据环境的不同，选用的传感器也不同。
通常来说在高温环境下测量温度，使用热电偶。
对于基本的室内室外温度的测量，常采用半导体传感器。
而通常所选用的半导体型温度传感器有18b20、LM35、AD590三种类型。
本次使用的是LM35，该传感器相比较于其他两种具有以下特点：1.是一款模拟量传感器，直接将被测量转化为电压，相对于AD590转换为电流而言，转换电路更为简单。
2.其输出电压与摄氏温标呈线性关系，0°C时输出为0V，每升高 1°C，输出电压增加10mV。
3.LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度，精度较高。
测量原理方框图如图1所示，为LM35传感器测温原理图。
LM35采集的信号送到调理电路经放大后，送入单片机，通过单片机内部的A/D转换为数字信号。
经单片机处理后，将温度送到液晶1602显示出来。
图1 LM35测温原理图测量电路的设计测量电路主要由三部分组成，包括信号调理放大电路如图2-1，单片机电路如图2-2，液晶显示电路2-3所示。
在信号调理放大电路中电阻R1和电阻R2确定放大倍数。
单片机采用STC12C5A60S2，该款单片机处理速度快，自带内部A/D。
显示部分选用1602液晶，电路连接简单，显示内容较为直观。
图2-1 信号调理放大电路图2-2 单片机电路图2-3 液晶显示电路测量原理的说明由于LM35电压适用范围为4~30V，可与单片机共用一个5V电源。
LM35为集成半导体元件，有三个引脚，其中两个为电源，一个为输出引脚。
本测温系统由温度传感器电路、信号放大电路、A／D转换电路、单片机系统、温度显示系统构成。
其基本工作原理：温度传感器电路将测量到的温度信号转换成电压信号输出到信号放大电路，与温度值对应的电压信号经放大后输出至A／D转换电路，把电压信号转换成数字量送给单片机系统，单片机系统根据显示需要对数字量进行处理，再送温度显示系统进行显示。
传感器选用的基本原则
传感器选用的基本原则传感器是现代电子技术和信息技术领域中不可或缺的重要组成部分。
它们能够将各种物理量（如温度、压力、湿度、光强度等）转换为电信号，并将其传递给其他电子设备进行处理和控制。
因此，在选择和使用传感器时，需要遵循一些基本原则，以确保其可靠性、准确性和可持续性。
首先，一个基本的原则是了解所需测量的物理量。
不同的应用需要不同类型的传感器。
因此，在选择传感器之前，需要了解要测量的物理量的特性、范围和精度要求。
例如，在温度测量中，一些应用可能需要高精度的温度传感器，而另一些应用可能只需要粗略的近似值。
因此，了解所需测量的物理量的特性是选择适当传感器的基础。
其次，传感器的精度和准确性也是选择传感器的重要考虑因素。
精度是指传感器输出值与实际值之间的差异，而准确性是指传感器输出值与实际值之间的偏差。
为了确保测量结果的准确性，传感器的精度和准确性必须与实际应用需求相匹配。
因此，在选择传感器时，需要仔细考虑其规格和技术指标，与应用需求进行比较。
第三，传感器的稳定性和可靠性也是重要的选择因素。
传感器在不同环境条件下的性能是否稳定，以及其工作寿命和可靠性是否能够满足应用的要求，是确定传感器是否适用的重要考虑因素。
因此，在选择传感器时，需要了解其工作原理和材料，以及厂家提供的关于稳定性和可靠性的信息。
此外，在选择传感器时，成本效益也是重要的考虑因素。
不同类型和品牌的传感器在价格上有很大的差异。
因此，在选择传感器时，需要综合考虑性能、准确性和可靠性与成本之间的平衡。
为了最大程度地满足应用需求，必须权衡传感器的成本与所需的精度和性能要求。
最后，与传感器一起使用的电子设备和系统的兼容性也需要考虑。
传感器与其他设备的接口和通信协议必须匹配，并且能够集成到现有的系统中。
因此，在选择传感器时，需要考虑其接口类型（如模拟接口或数字接口）和通信协议（如I2C或SPI），以确保与其他设备和系统的兼容性。
总之，选择适当的传感器对于实现准确和可靠的测量和控制至关重要。
NTC 选型
NTC 温度传感器选型选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。
首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。
温度传感器的输出仅仅敏感元件的温度。
实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。
在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：（1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。
（2）测温范围的大小和精度要求。
（3）测温元件大小是否适当。
（4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。
（5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。
（6）价格如何，使用是否方便。
容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量，但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命得多时，或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开口时，可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。
用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。
当温度变化很慢而且热导误差很小时，热电偶套管不会影响测量的精确度，但如果温度变化很迅速，敏感元件跟踪不上温度的迅速变化，而且导热误差又可能增加时，测量精确度就会受到影响。
因此要权衡考虑可维修性和测量精度两个因素。
热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。
使用裸露元件探头时，必须考虑与所测流体接触的各部件材料（敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等）的适应性，使用热电偶套管时，只需要考虑套管的材料。
电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时，通常是密封的，至少要有涂层，裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中，当需要其快速响应时，可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。
电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中，通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。
当管子、导管或容器不能开口或禁止开口，因而不能使用探头或热电偶套管时，可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。
温度传感器的选用
温度传感器的选用温度传感器是将环境温度转换成电气信号输出的装置，目前在工业、医疗、家庭等领域都有广泛的应用。
在选用温度传感器时，需要考虑到多个因素，如测量范围、精度、响应速度、可靠性、价格等。
本文将针对这些方面进行详细介绍。
1. 测量范围温度传感器的测量范围一般是指其可以测量的温度范围，通常用最低温度和最高温度来表示。
不同的温度传感器具有不同的测量范围，因此在选用时应该根据具体的应用需求来选择。
例如，医疗领域一般使用的体温计测量范围为32℃~42℃，而用于烘烤食品的温度计测量范围可能会更高。
2. 精度温度传感器的精度是指其测量结果与实际温度之间的偏差。
一般来说，精度越高的温度传感器价格越高。
在选用时需要考虑到实际应用的需要，决定是否需要高精度的温度传感器。
例如，在科研领域或者精密加工行业，需要高精度的温度测量数据，此时需要选用高精度的温度传感器。
3. 响应速度响应速度是指温度传感器从变化发生到输出信号的时间，也称为传感器的时间常数。
响应速度越快的温度传感器可以更及时地反映温度变化，但是价格也会更高。
在一些实时控制的场合（如车用空调），需要选用响应速度快的温度传感器以实现及时响应。
4. 可靠性可靠性是指温度传感器的稳定性和工作寿命。
温度传感器应该具有在长期使用中保持测量精度的能力。
另外，温度传感器也应具有抗干扰的能力，避免对外部环境因素（如电磁干扰）的影响。
在选择温度传感器时，应该考虑到它的可靠性，以避免在使用过程中出现意外情况，造成数据错误或设备故障。
5. 价格价格是温度传感器选用时需要考虑到的另一个因素。
不同品牌和型号的温度传感器价格差异巨大，需要根据实际情况和预算来选择。
在一些经济条件较为有限的应用场合，可以考虑选用价格较低但功能相对简单的温度传感器；而在一些对数据精度和稳定性要求较高的场合，则需要选用价格相对较高的高端温度传感器。
总之，在选用温度传感器时，应考虑到多个因素，如测量范围、精度、响应速度、可靠性、价格等。
温度传感器
热电式温度传感器的优点是：实现了非接触式测值，不为红外线的 波长所左右，可获得稳定的检测灵敏度。可以实现对高、低温物体以及移 动中的气体、液体、固体状态的检测对象的远程温度测量。另外，这种温 度传感器使用简单、价格便宜。
机电一体化
图3-19 热敏电阻器的各种形状 表3-3示出了常用热敏电阻器的种类和特性，可以看出，随着温 度的升高，有在特定温度下阻抗急剧增加的PTC型，有在特定温度下阻 抗急剧减小的CTR型，以及阻抗随温度按指数规律减的NTC型等。PTC 型不能在宽广的温度范围内作为温度传感器使用，但是与NTC型相比 较，其温度系数高出接近一个数量级，因此常作为定温温度传感器使用。 作为定温温度传感器使用的还有CTR型，只是其阻抗在特定温度下不是 急剧增加，而是急剧减小。由于PTC型热敏电阻器具有特异的阻抗一温 度特性，因此广泛应用于电饭锅、干燥机、干燥器等很多种工业制品中， 作为温度传感器使用。
作为定温温度传感器使用的还有CTR型，只是其阻抗在特定温度下 不是急剧增加，而是急剧减小。由于PTC型热敏电阻器具有特异的阻抗 一温度特性，因此广泛应用于电饭锅、干燥机、干燥器等很多种工业制 品中，作为温度传感器使用。
表3-3 热敏阻器的种类与特性
种类 特性
NT 随着温度升高阻抗值 C 减小的负温度系数
热电偶具有以下优点：比较便宜、容易买到，测量方法简单、测 温精度高，测量时间上的滞后小，可以实现很宽范围内的温度测量( 与热敏电阻等相比)。可以选用与灵敏度和寿命等状况相适应的热电 偶类型。利用热电偶可以进行小型被测物和狭窄场所的测温，可以进 行较长距离(即被测物体与测温仪表之间的距离较远)的温度测量，对 于测量电路到测温仪表中间的电路，即使局部的温度发生变化，也基 本上不会对测定值造成影响。图3-22示出了典型热电偶的热电动势温度特性。
温度传感器通常应用的场合和环境有哪些？
1. 隔爆式温度传感器在工业生产过程中应用很广。因有的生产现场存在各种易燃易爆等化学气体，因普通工业温度传感器不能保证因产品的内部产生的静电等火花而不引起外部环境爆炸，故无法保证安全。隔爆型温度传感器的接线盒（外壳）在设计上采用防爆特殊结构。接线盒用高强度铝合金压铸而成，并具有足够的内部空间，壁厚和机械强度，橡胶密封圈的稳定性均符合国家防爆标准。所以当接线盒内部爆炸性混合气体发生爆炸时，其内压不会破坏接线盒，热能不能向外扩散引起传爆，确保外部环境安全。特别在化工生产中，由于生产现场常伴有各种各样的易燃易爆等化学气体或蒸汽。如果使用普通温度传感器将非常不安全，极易引起环境气体爆炸。在这种场合，必须使用隔爆式温度传感器作为温度传感器。所以隔爆型热电偶适用于存在易燃易爆性气体环境中使用。
3. 装配式温度传感器的不锈钢外保护管，不但本身已具有一定的抗腐蚀性能和足够的机械强度，而且还可以在保护管表面再喷涂或包结一层F46或聚四氟乙稀抗强腐蚀材料。可保证感温元件能安全地使用在各种场合和强腐蚀介质中。所以装配式温度传感器是测温范围最广，适应环境最普遍，最基本的常规温度传感器，是直接用于测量，调节温度的传感器。和显示或调节仪表配套，对生产或工作过程的各种状态，各种介质的温度进行测量控制或调节。广泛应用生产和科研各个领域。
2. 耐磨和防腐温度传感器就是在普通装配式温度传感器的金属管表面涂上一层耐磨材料或防腐材料。也可以直接选用本身就具有耐磨或抗腐蚀性能的材料做保护管。金属管表面涂上的耐磨材料一般有氧化铝，钛化钨，钛化铝等。防腐材料一般有喷涂F46或包结聚四氟乙烯（在金属管表面先包一层聚四氟乙烯生料，然后烧结而成）。耐磨和防腐温度传感器的基本结构，热电性能和主要技术指标和普通装配式温度传感器相同。其型号的表记方法也基本一致，只是加N表示耐磨，加F表示防腐。分别适用于被测介质对保护套管有磨损或有腐蚀的环境。
温度传感器选用
温度传感器的选用一、温度传感器的分类1）接触式温度传感器特点：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，专门是被测物体热容量较小时，测量精度较低。
因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。
2）非接触式温度传感器特点：利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。
其制造本钱较高，测量精度却较低。
长处是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；持续测量不会产生消耗；反映快等。
2、温度传感器的物理原理1)、随物体的热膨胀相对转变而引发的体积转变2)、蒸气压的温度转变3)、电极的温度转变4)、热电偶产生的电动势5)、光电效应6)、热电效应7)、介电常数、导磁率的温度转变8)、物质的变色、融解9)、强性振动温度转变10）、热放射11）、热噪声另外，还有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。
这些温度传感器有的已取得应用，有的尚在研制中。
3、热电偶传感器1)、测温原理热电效应：两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。
这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。
2)、热电偶的种类（1）普通型热电偶（2）铠装热电偶（缆式热电偶）铠装热电偶是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一路，外表再套不锈钢管等组成。
这种热电偶耐高压、反映时刻短、牢固耐用。
铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔间，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。
铠装热电偶能够制作得很细，能解决微小、狭小场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等长处。
1-热电极；2-绝缘材料3-金属套管4-接线盒5-固定装置铠装型热电偶（3）薄膜热电偶用真空镀膜技术或真空溅射等方式，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而组成的热电偶称为薄膜热电偶。
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本部分主要讲述温度传感器选用时 需要注意的主要问题,以及温度传感器的 种类。
温度传感器选用时需考虑的主要问题
（1） 被测对象的温度是否需记录、报警和自动控 制，是否需要远距离测量和传送。
（2） 测温范围的大小和精度要求。 （3） 测温元件大小是否适当。 （4） 在被测对象温度随时间变化的场合，测温元
现的温度检测电路，该电 路非常简单，且易于实现， 并且适用于几乎所有类型 的单片机。其电路如右图
图中：
P1.0、P1.1和P1.2是单片机的3个I／O脚； RK为100k的精密电阻； RT为100K－精度为1％的热敏电阻；
所示：
R1为100Ω的普通电阻； C1为0.1μ的瓷介电容。
集成模拟温度传感器
温度传感器种类很多，通过正确地选择软件 和硬件，一定可以找到适合自己应用的传感 器。
利用单片机实现极简单的测温电路
单片机在电子产品中的应
用已经越来越广泛，在很
多的电子产品中也用到了
温度检测和温度控制，但
那些温度检测与控制电路
通常较复杂，成本也高，
本文提供了一种低成本的
利用单片机多余I／O口实
件的滞后能否适应测温要求。 （5） 被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6） 价格如保，使用是否方便。
热敏电阻器
许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下 降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中， 热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高， 但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。
2、LM135/235/335温度传感器
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，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。该系列器件广泛应用于 温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。
固态热传感器
最简单的半导体温度传感器就是一个PN结， 例如二极管或晶体管基极-发射极之间的PN 结。如果一个恒定电流流过正向偏置的硅PN 结，正向压降在温度每变化1℃时会降低 1.8mV。很多IC利用半导体的这一特性来测 量温度，包括美信的MAX1617、国半的 LM335和LM74等等。半导体传感器的接口形 式多样，从电压输出到串行SPI/微线接口都 可以。
由于两种不同类型的金属结合在一起会产生电位 差，所以热电偶与测量系统的连接也会产生电压 。一般把连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，从而降低误差。有 时候也会测量隔热块的温度，以补偿温度的影响。
测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放大同样的倍数。通常采 用测量放大器来放大信号，因为它可以除去热电 偶连线里的共模噪声。市场上还可以买到热电偶 信号调节器，如模拟器件公司的AD594/595，可 用来简化硬件接口。
1、AD590温度传感器
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，输出电流223μA（-50℃） ~423μA（+150℃），灵敏度为1μA/℃。当在电路中串 接采样电阻R时，R两端的电压可作为喻出电压。注意R 的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。 AD590输出电流信号传输距离可达到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。
电阻温度探测器(RTD)实际上是一根特殊的导线，它 的电阻随温度变化而变化，通常RTD材料包括铜、铂、镍 及镍/铁合金。RTD元件可以是一根导线，也可以是一层 薄膜，采用电镀或溅射的方法涂敷在陶瓷类材料基底上。
RTD的电阻值以0℃阻值作为标称值。0℃ 100Ω 铂RTD电 阻在1℃时它的阻值通常为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的误差要比热敏电阻小，对于铂来说，误差一般在 0.01%，镍一般为0.5%。除误差和电阻较小以外，RTD与热 敏电阻的接口电路基本相同。
热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一 致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。 有些热敏电阻设计应用时可以互换，用于不能进行现场 调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更 换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精
度要高很多，也要贵得多。
电阻温度探测器和热电偶温度传感器
图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非 线性的。虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏 电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温 度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻 值，计算公式如下：
这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏 电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供 。
数字温度传感器
1、MAX6575/76/77 数字温度传感器 MAX6575/76/77系列SOT-23封装的温度传感器可通过单
线和微处理器进行温度数据的传送，提供三种灵活的输出 方式--频率、周期或定时，并具备±0.8℃的典型精度， 一条线最多允许挂接8个传感器，150μA典型电源电流和 2.7V到5.5V的宽电源电压范围及-45℃到+125℃的温度范 围。它输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期，采用 6脚SOT-23封装，仅占很小的板面。该器件通过一条I/O 与微处理器相连，利用微处理器内部的计数器测出周期后 就可计算出温度。
热电偶
热电偶由两种不同金属结合而成，它受热时会产 生微小的电压，电压大小取决于组成热电偶的两 种金属材料，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。
热电偶产生的电压很小，通常只有几毫伏。K型 热电偶温度每变化1℃时电压变化只有大约40μV， 因此测量系统要能测出4μV的电压变化测量精度 才可以达到0.1℃。