温度传感器
温度传感器
1.温度传感器概述温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。
1.热电偶热电偶由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。
对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。
这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。
这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。
由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶。
不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。
热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时，输出电位差的变化量。
对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏/℃之间。
2.热敏电阻热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。
温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。
但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。
制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。
热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。
但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。
热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度，有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范围也小于热偶。
一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ，每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。
注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的 0.05℃误差。
它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。
尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自热误差。
3.电阻传感器电阻传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理温度传感器是一种集成电路或器件，用于测量环境或物体的温度。
根据其工作原理和分类，常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶、热电阻、红外线传感器以及半导体温度传感器等。
1. 热敏电阻（Thermistor）热敏电阻是一种元件，其电阻值随温度的变化而变化。
根据电阻与温度之间的关系，热敏电阻分为两种类型：负温度系数（NTC）热敏电阻和正温度系数（PTC）热敏电阻。
NTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，常用于测量环境温度。
PTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而增加，常用于过载保护和温度控制。
2. 热电偶（Thermocouple）热电偶是由两种不同金属线组成的开路回路。
当热电偶的两个接头处于不同温度下时，会产生温差电势。
该电势与两个接头之间的温差成正比。
通过测量温差电势，可以计算出温度值。
热电偶具有广泛的测温范围和较高的准确性，因此被广泛应用于工业领域。
3.热电阻（RTD）热电阻是一种利用材料的电阻与温度之间的关系来测量温度的传感器。
常见的热电阻材料是铂（Pt），因为铂的电阻与温度之间的关系比较稳定和预测性好。
热电阻的工作原理是利用热电阻材料的电阻随温度的变化而变化，通过测量电阻值来计算温度。
4. 红外线传感器（Infrared Sensor）红外线传感器是利用物体释放的热辐射来测量温度的传感器。
红外线传感器可以通过测量物体辐射的红外线能量来计算出物体的温度。
红外线传感器常用于非接触式测温，特别适用于测量高温、移动对象或远距离测温。
5. 半导体温度传感器（Semiconductor Temperature Sensor）半导体温度传感器是利用半导体材料的电特性随温度变化而变化的传感器。
根据不同的半导体材料和工作原理，半导体温度传感器可以分为基于PN结的温度传感器（比如二极管温度传感器）、基于电压输出的温度传感器（比如温度传感器芯片）以及基于电流输出的温度传感器（比如恒流源温度传感器）等。
《温度传感器》课件
04
温度传感器的选型与使用注意事项
温度传感器的选型原则
根据测量范围选择
根据所需测量的温度范围选择合 适的温度传感器，如热电偶适用 于高温测量，而热敏电阻则适用
于中低温测量。
根据精度要求选择
根据测量精度要求选择合适的温度 传感器，如高精度测量需要使用热 电偶或热电阻等高精度温度传感器 。
根据环境因素选择
温度传感器的分类
总结词：种类介绍
详细描述：温度传感器有多种类型，常见的有热电阻、热电偶、集成温度传感器等。不同类型的温度传感器有不同的特点和 适用范围。
温度传感器的工作原理
总结词：工作机制
详细描述：温度传感器的工作原理基于热电效应、热电阻效应等物理效应，通过感知物体温度变化产 生的物理量变化，转换为电信号输出。
02
常见温度传感器介绍
热电阻型温度传感器
总结词
基于热电阻原理，通过测量电阻值变化来感知温度变化。
详细描述
热电阻型温度传感器利用金属导体随温度变化的电阻值来测 量温度。常见的热电阻材料有铜、镍、铂等，其中铂电阻精 度高，稳定性好，广泛应用于工业和科研领域。
热电偶型温度传感器
总结词
基于热电效应原理，通过测量热电势来反映温度变化。
农业与园艺领域
总结词
农业与园艺领域中，温度传感器对于作物生长、动物 养殖和农业设施的运行具有重要意义。
详细描述
在农业领域，温度传感器可以监测温室、畜禽舍、渔塘 等场所的温度变化，帮助养殖户和农民及时调整环境温 度，保证动植物的正常生长和生产效益。在园艺领域， 温度传感器可以用于监测植物生长环境的温度变化，如 花房、植物培养室等场所的温度控制，促进植物健康生 长和提高园艺产品的品质。此外，温度传感器还可以用 于农业设施的温度监测和控制，如农业机械、灌溉系统 等设备的运行状态和温度管理。
温度传感器的种类与用途
01
温度传感器的基本概念与分类
温度传感器的定义与原理
温度传感器的原理多种多样，包括热敏电阻、热电偶、光纤传感等
• 不同原理的温度传感器适用于不同的测量场景和范围
温度传感器是一种测量和监控温度的装置
• 通过将温度转换为可测量的物理量（如电阻、电压、电流等） • 利用传感器的特性将温度信息转换为可读数据
03
温度传感器的应用领域与实例
工业领域的温度传感器应用
01
钢铁工业： 测量熔炉、
锅炉等设
备的温度
石油化工： 测量管道、
02
储罐等设
备的温度
电力工业：
03
测量发电
机、变压
器等设备
的温度
制造业：
测量各种
04
加工设备
的温度
家用电器中的温度传感器应用
空调：测量室 内温度，控制 空调的运行状
态
01
冰箱：测量冰 箱内部温度， 控制制冷系统
温度传感器的分类方法
根据测量原理分类
• 热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻随 温度变化的特性测量温度 • 热电偶温度传感器：利用热电偶效应测 量温度 • 光纤温度传感器：利用光纤传输特性测 量温度
根据测量范围分类
• 低温温度传感器：测量范围在-200℃ 至0℃之间 • 中温温度传感器：测量范围在0℃至 1000℃之间 • 高温温度传感器：测量范围在1000℃ 以上
温度传感器的市场需求与预测
随着全球经济的不断发展，温度传感器 的市场需求将持续增长
预测未来几年，温度传感器市场将保持 稳定增长，各类温度传感器将有更大的 应用空间
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温度传感器特点及使用场合
温度传感器特点及使用场合温度传感器是一种广泛应用于工业、医疗、农业等领域的传感器。
它能够感知周围环境的温度，并将温度转化为电信号输出，从而实现对环境温度的监测和控制。
本文将从温度传感器的特点和使用场合两个方面进行详细介绍。
一、温度传感器的特点1.高精度温度传感器具有较高的精度，能够准确地测量环境中的温度变化。
这种高精度使得它在许多应用场合中都能发挥重要作用，比如在医疗设备中需要对体温进行精确测量时，就需要使用高精度的温度传感器。
2.灵敏快速温度传感器具有灵敏快速的特点，能够迅速地反应环境中的温度变化。
这种特性使得它在许多需要实时监测和控制环境温度的场合中得到广泛应用，比如在工业生产过程中需要对物料或设备进行实时监测和控制时，就需要使用灵敏快速的温度传感器。
3.稳定可靠温度传感器具有稳定可靠的特点，能够长期稳定地工作，不受环境影响。
这种稳定可靠性使得它在许多重要的应用场合中得到广泛应用，比如在航空航天、国防和医疗等领域，需要对关键设备或系统进行长期稳定监测时，就需要使用稳定可靠的温度传感器。
4.多种类型温度传感器有多种类型，包括热电偶、热敏电阻、红外线测温等。
每种类型的传感器都有其独特的优点和适用范围。
比如热电偶具有较高的灵敏度和响应速度，适用于高温环境下的测量；而热敏电阻则具有较高的精度和稳定性，适用于低温环境下的测量。
二、温度传感器的使用场合1.工业生产在工业生产过程中，需要对物料或设备进行实时监测和控制。
其中包括对环境温度进行监测和控制。
比如在钢铁生产过程中需要对高炉内部温度进行实时监测和控制，以确保生产过程的稳定和安全；在电子产品生产过程中需要对设备温度进行实时监测和控制，以确保产品质量。
2.医疗设备在医疗设备中，需要对患者的体温进行精确测量。
比如在手术室中需要对患者体温进行实时监测，以确保手术过程的安全和顺利；在ICU 中需要对患者体温进行长期稳定监测，以及时发现并处理患者病情变化。
3.农业生产在农业生产中，需要对环境温度进行监测和控制。
5、温度传感器
2.1 温度测量概述 2.2 热电偶传感器 2.3 热电阻式传感器 2.4 热敏电阻传感器
温度是反映物体冷热状态的物理参数。
温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。 在种类繁多的传感器中，温度传感器是应用最广 泛、发展最快的传感器之一。工业生产自动化流 程，温度测量点要占全部测量点的一半左右。
=30.839+1.203=32.042(mV) 再查分度表得 T=770℃。
习题：
1、什么是金属导体的热电效应？试说明热电偶的测温原理。
2、说明热电偶的基本定律的含义及它们的实用价值。
3、用镍铬-镍硅热电偶测量温度，已知冷端温度为400C，用 高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mv，求被测点 的温度。
具有中间导体的热电偶回路
• (2)中间温度定律
• 在热电偶测量回路中，测量端温度为T，自由端温度
为T0，中间温度为Ｔ0′，如图所示。则T，T0热电势等于 T，T0′与T0′，T0热电势的代数和。即
•
EAB(T,T0)=EAB(T,T0′)+EAB(T0′,T0)
• 运用该定律若冷端温度不为00C时，则实际T0可视为中间 温度。
达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电 位差，即接触电势eAB。
热电偶的接触电势
（2）温差电动势
导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能， 因而向低温端扩散，在导体两端产生了电势，这个电 势称为单一导体的温差电势。
对于单一导体，如果两端温度分别为T、T0，且 T>T0。
单一导体温差电势
热电偶回路中产生的总热电势： EAB(T,T0) = EAB(T) + EB(T,T0) - EAB(T0) - EA(T,T0)
温度传感器
温度传感器1. 什么是温度传感器？温度传感器是用于测量温度的一种传感器。
它们的作用是将温度转换为数字或电信号，以便电子设备可以读取并做出相应的反应。
温度传感器通常由许多不同的技术和组件制成，包括硅、热敏电阻、电子表和红外测温技术。
2. 温度传感器的种类2.1 热敏传感器主要由半导体材料制造，其特点是可以根据温度的变化来改变电阻的值。
常见的热敏传感器有热敏电阻、热电偶和热电阻等。
2.2 红外传感器通过检测物体发射的红外线来推断它的温度。
这种传感器通常被用于工业控制和医疗领域等需要测量远距离、高温度或速度的地方。
2.3 摆线传感器由材质伸缩时带动摆线轴转动而产生的位移变化来测量温度的传感器。
常见摆线传感器有基于壳体扩张和丝杆伸缩两种。
2.4 压敏传感器使用高温陶瓷或聚合物材料制作而成，可以通过材料的微变形来测量温度。
依靠互联网和移动通信传输数据，可用于大范围监测温度的变化。
3. 温度传感器的应用作为一种基本设备，温度传感器被广泛应用于各个领域。
以下列举几个常见的场景：3.1 家庭和商业应用温度传感器在家庭和商业应用中有着广泛的应用场景，例如空调、热水器等家电的温度控制，以及各种包括居民楼、医院、学校、大楼、商场在内的商业建筑的温度控制。
3.2 工业和制造业领域在工业和制造业领域，温度传感器主要用于测量和控制过程温度以及检测设备的运行状态。
3.3 医疗领域温度传感器在医疗领域中有着广泛的应用，如体温计和高科技的红外温度计。
3.4 航空航天领域温度传感器在航空航天领域中被广泛应用，如测量飞机发动机温度、航空发动机热损伤评估等。
4. 温度传感器的市场前景随着人们不断对生活质量的提高，温度控制技术在各行各业中的应用越来越广泛。
预计到2025年，全球温度传感器市场将达到47亿美元。
由于可靠性需求的提高，热敏电阻和红外传感器技术应用数量将增加，从而进一步促进市场增长。
结语总的来说，温度传感器已经成为生活中不可缺少的一部分。
温度传感器工作原理及应用
温度传感器工作原理及应用一、引言温度传感器是一种广泛应用于各种领域的传感器，它可以测量物体的温度并将其转换为电信号输出。
本文将介绍温度传感器的工作原理及其应用。
二、温度传感器分类根据不同的工作原理和测量范围，温度传感器可以分为多种类型，例如热电偶、热敏电阻、红外线温度计等。
1. 热电偶热电偶是利用两种不同金属之间产生的热电势差来测量温度的传感器。
当两个接触金属处于不同温度时，它们之间会产生一个微小的电势差。
通过将两端连接到一个电路中，可以测量出这个微小的电势差，并据此计算出物体的温度。
2. 热敏电阻热敏电阻是一种利用材料在不同温度下具有不同电阻值来测量温度的传感器。
常见的热敏电阻材料有铂、镍、铜等。
当这些材料受到加热时，它们会导致其内部自由载流子数量变化，从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以推算出物体的温度。
3. 红外线温度计红外线温度计是一种可以通过红外线测量物体表面温度的传感器。
它们通常使用红外线探头来检测物体表面放射出的红外线，并据此计算出物体的温度。
三、温度传感器工作原理不同类型的温度传感器有不同的工作原理，但它们都需要将物体的温度转换为电信号输出。
以热敏电阻为例，当热敏电阻受到加热时，其内部自由载流子数量变化会导致电阻值发生变化。
这个变化可以通过一个简单的电路来测量。
例如，在一个简单的电路中，将一个已知电压施加在热敏电阻上，然后测量通过热敏电阻流过的电流大小。
根据欧姆定律和基尔霍夫定律，可以得到以下公式：R = V / I其中，R是热敏电阻的电阻值，V是施加在热敏电阻上的已知电压大小，I是通过热敏电阻流过的电流大小。
由于热敏电阻的电阻值与温度有关，因此可以通过测量电阻值的变化来推算出物体的温度。
四、温度传感器应用由于温度传感器具有广泛的应用领域，因此在不同领域中使用不同类型的温度传感器。
1. 工业控制在工业控制领域中，温度传感器通常用于检测和控制工业过程中液体、气体和固体材料的温度。
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利用AD590集成电路温度传感器的上述特性，可以 制成各种用途的温度计。采用非平衡电桥线路， 可以制作一台数字式摄氏温度计，比例臂电阻R1 和R2各取1KΩ，调节比较臂电阻R0，使AD590器件 在0oC时，数字电压显示值为“0”mv。根据AD590 器件的特性，当其处于toC时，数字电压表显示值 为“t”mv。
一、实验目的和学习要求
学习和掌握AD590电流型集成电路温度传感器的 特性； 测量集成温度传感器AD590在某恒定温度时的伏 安特性曲线； 测量AD590输出电流和温度的关系； 用AD590传感器设计并组装数字式摄氏温度计。
二、实验原理
集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路， 它是利用晶体管的B-E结压降的不饱和值UBE与热力 学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温 度的检测：
AD590为两端式集成电路温度传感器，它的管脚 引出有两个，红色引线表示接电源正极，黑色引 线接电源负端。另一根引线连接外壳，它可以接 地，有时也可以不用。AD590工作电压4～30V， 但不能小于4V，小于4V出现非线性，通常工作电 压10～15V。
2．稳温水浴槽
在2000ml大烧杯内注入1600ml的净水，把AD590传 感器测温端放入注有少量油的玻璃管内。 大烧杯放在恒温控制仪盖板上指定位置（磁性最 强处），调节马达转速电位器，使磁性转子较慢 的匀速转动。 若转速太快或磁性转子不在中心，均有可能转子 离开旋转磁场位置而停止工作，这时须将调节马 达转速电位器逆时针调至最小，让磁性转子回到 磁场中，再旋转。
因此，这类传感器已在科学研究、工业和家 用电器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控 制。本实验测量AD590电流型集成电路温度传感器 的输出电流与温度的关系及其伏安特性，并采用 非平衡电桥法，组装一台0～50oC数字式摄氏温度 计。
预习要点
集成温度传感器有电压型和电流型二种； AD590电流输出型集成温度传感器的输出特性及其 灵敏度； AD590电流型集成温度传感器的工作电压可在 4.5V～20V范围内； AD590电流型集成温度传感器如何实现电流1μA到 电压1mV的转换。
3．恒温控制温度传感器实验仪
FD-WTC-D恒温控制温度传感器实验仪提供直流稳 压输出电源和三位半数字式电压表以及可调式磁 性搅拌器；
直流稳压输出电源在
1.5V～12V连续可调；
智能式数字恒温控制
仪可设定恒温水浴槽加 热温度，用以测定AD590 的温度特性。
4．智能式数字恒温控制仪
使用前应将各电位器调节旋钮逆时针方向旋到底。 感温传感器测温端放入注有少量油的玻璃管内 （与AD590传感器测温端尽量在同一位置）。 接通电源后待温度显示值出现B= =.=时，可按升 温键，设定用户所需要的加热温度（恒温水浴槽 使用温度：10℃—80℃）。再按确定键，加热指 示灯发光，表示加热开始工作。同时显示A= =.=， 为当时水槽的初始温度。 重复确定键可轮换显示A、B值，按恢复键重新开 始。
集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集 成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度 的理想线性输出，一般用于－50℃－＋120℃之间 温度测量。 集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输 出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于 一个恒流源。
集成温度传器具有以下几个优点：
（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性 关系； （2）不像热电偶那样需要参考点； （3）不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干 扰，抗干扰能力强； （4）互换性好，使用简单方便。
温度传感器特性测量及应用
实验介绍
温度是科学研究中一个重要的基本物理量， 在物理学、化学、热力学、飞行力学、流体力学 等科学的研究中，都离不开对温度的测量和控制， 许多工业产品的质量和产量都与温度有直接关系。 随着科学技术的发展，各种新型的集成电路温度 传感器测温器件不断涌现，并大批量生产和扩大 应用。
I=Bt+A
I为其输力学温度273K相对应。 B为传感器的灵敏度 （一般AD590的B=1μA/oC）。
国际实用温标也称绝对温标，用符号T表示， 单位是K(开尔文)。 开氏温度值和摄氏温度的分度值相同，即 温度间隔1K等于1℃。 绝对温度T与摄氏温度t的关系是： T=273.16+t≈273＋ｔ（K），显然，绝对 零点即为摄氏零下273.16℃(ｔ≈－273＋T ℃)。
2.AD590的工作原理
把AD590和5～20V的直流电源相连，并在输出端串
接一个1kΩ的恒值电阻，组成最基本的温度(T)测量 电路。那么，在被测温度一定时，此电阻上流过的 电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有 1mV/K的电压信号输出，即可实现电流1μA到电压 1mV的转换。 AD590传感器所处温度 t与输出电流I的对应值， 由测量取样电阻Ｒ(1kΩ) 两端的电压得到。 I=UR/R
四、实验内容
1．测量AD590处于恒定温度时的伏安特性
将AD590传感器处于恒定温度（室温），直流电源、 AD590传感器、电阻箱（取样电阻R的阻值为 1000Ω）、直流电压表等按图4连接电路（AD590 的正负极不能接错，红线表示接电源正极）。
三、实验仪器
AD590电流型集成温度传感器； 稳温水浴槽(2000ml大烧杯)； 智能式数字恒温控制仪； 量程0～19.999V四位半数字式电压表； 直流1.5V～12V稳压输出电源； 可调式磁性搅拌器以及加热器、玻璃管 ; ZX21型电阻箱，保温杯，水银温度计等。
1.AD590温度传感器
K 0T I C1 U BE ln q IC 2
K — 波尔滋蔓常数； T — 绝对温度；γ— V1、V2发射极面积比； q— 电子电荷量值。 △UBE正比于绝对温度T，只要保证IC1/IC2 恒 定，就可以使△UBE与T为单值函数。
1.AD590电流型集成温度传感器特性
该器件的两端当加有某一直流工作电压时（一 般工作电压可在4.5V～20V范围内），它的输出 电流与温度满足如下关系：