中心議題:

• 選擇正確的溫度傳感器來進行可靠的溫度測量
• 討論了各類常用溫度傳感器的優點和缺點

解決方案:

• 通過比較各類傳感器從而實現可靠的溫度測量

引言

利li用yong物wu質zhi各ge種zhong物wu理li性xing質zhi隨sui溫wen度du變bian化hua的de規gui律lv把ba溫wen度du轉zhuan換huan為wei電dian量liang的de傳chuan感gan器qi。這zhe些xie呈cheng現xian規gui律lv性xing變bian化hua的de物wu理li性xing質zhi主zhu要yao有you體ti。溫wen度du傳chuan感gan器qi是shi溫wen度du測ce量liang儀yi表biao的de核he心xin部bu分fen，品pin種zhong繁fan多duo。按an測ce量liang方fang式shi可ke分fen為wei接jie觸chu式shi和he非fei接jie觸chu式shi兩liang大da類lei，按an照zhao傳chuan感gan器qi材cai料liao及ji電dian子zi元yuan件jian特te性xing分fen為wei熱re電dian阻zu和he熱re電dian偶ou兩liang類lei。如ru果guo您nin要yao進jin行xing可ke靠kao的de溫wen度du測ce量liang

，就jiu需xu要yao為wei您nin的de應ying用yong選xuan擇ze正zheng確que的de溫wen度du傳chuan感gan器qi。熱re電dian偶ou
、熱敏電阻、鉑電阻（RTD）和溫度IC是測試中最常用的溫度傳感器。

1 熱電偶

熱電偶是溫度測量中最常用的傳感器。其主要好處是寬溫度範圍和適應各種大氣環境，而且結實、價低
，無需供電，尤其最便宜。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線（金屬A和金屬B）構成
，如圖1所示。當熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差。可用測量的電勢差來計算溫度。 [page]
不過
，電壓和溫度間是如圖2所示的非線性關係，溫度由於電壓和溫度是非線性關係，因此需要為參考溫度（Tref）作第二次測量，並利用測試設備軟件和∕或硬件在儀器內部處理電壓-溫度變換
，以最終獲得熱偶溫度（Tx）。Agilent34970A和34980A數據采集器均有內置的測量了運算能力。 簡而言之，熱偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱偶並不適合高精度的應用。

2 熱敏電阻

remindianzushiyongbandaoticailiao
，daduoweifuwenduxishu
，jizuzhisuiwenduzengjiaerjiangdi。wendubianhuahuizaochengdadezuzhigaibian
，yincitashizuilingmindewenduchuanganqi。danremindianzudexianxingdujicha，bingqieyushengchangongyiyouhendaguanxi。zhizaoshanggeibuchubiaozhunhuaderemindianzuquxian。 熱敏電阻體積非常小
，對溫度變化的響應也快。但熱敏電阻需要使用電流源

，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。

熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度
， 有較好的精度，但它比熱偶貴，可測溫度範圍也小於熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進行快速和靈敏溫度測量的電流控製應用。尺寸小對於有空間要求的應用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。 2.1 測量技巧

熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)體(ti)積(ji)小(xiao)是(shi)優(you)點(dian)
，它(ta)能(neng)很(hen)快(kuai)穩(wen)定(ding)
，不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)熱(re)負(fu)載(zai)。不(bu)過(guo)也(ye)因(yin)此(ci)很(hen)不(bu)結(jie)實(shi)

，大(da)電(dian)流(liu)會(hui)造(zao)成(cheng)自(zi)熱(re)。由(you)於(yu)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)是(shi)一(yi)種(zhong)電(dian)阻(zu)性(xing)器(qi)件(jian)，任(ren)何(he)電(dian)流(liu)源(yuan)都(dou)會(hui)在(zai)其(qi)上(shang)因(yin)功(gong)率(lv)而(er)造(zao)成(cheng)發(fa)熱(re)。功(gong)率(lv)等(deng)於(yu)電(dian)流(liu)平(ping)方(fang)與(yu)電(dian)阻(zu)的(de)積(ji)。因(yin)此(ci)要(yao)使(shi)用(yong)小(xiao)的(de)電(dian)流(liu)源(yuan)。如(ru)果(guo)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)暴(bao)露(lu)在(zai)高(gao)熱(re)中(zhong)，將(jiang)導(dao)致(zhi)永(yong)久(jiu)性(xing)的(de)損(sun)壞(huai)。
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3 鉑電阻溫度傳感器

與熱敏電阻相似，鉑電阻溫度傳感器（RTD）也是用鉑製成的熱敏感電阻。當通過測量電壓計算RTD 溫度時
，數字萬用表用已知電流源測量該電流源所產生的電壓。這一電壓為兩條引線（Vlead）上的壓降加RTD上的電壓（Vtemp）。例如，常用RTD 的電阻為100Ω，每1℃僅產生0.385Ω的電阻變化。如果每條引線有10Ω電阻
，就將造成26℃的測量誤差
，這是不可接受的。所以應對RTD作4線歐姆測量。

RTD是最精確和最穩定的溫度傳感器
，它的線性度優於熱偶和熱敏電阻。但RTD也是最慢和最貴的溫度傳感器。因此RTD最適合對精度有嚴格要求
，而速度和價格不太關鍵的應用領域。 3.1 測量技巧

·使用5mA電流源會因自熱造成2.5℃的溫度測量誤差。因此把自熱誤差減到最小是極為重要的。

·4線測量更為精確，但需要兩倍的引線和兩倍的開關。

4 溫度IC

溫度集成電路（IC）是一種數字溫度傳感器，它有非常線性的電壓∕電流-溫度關係。有些IC傳感器甚至有代表溫度

、並能被微處理器直接讀出的數字輸出形式。

4.1 兩類具有如下溫度關係的溫度IC

·電壓IC: 10 mV/K。

·電流IC: 1μA/K。

溫度IC 的輸出是非常線性的電壓∕℃。實際產生的是電壓∕Kelvin，因此室溫時的1℃輸出約為3V。溫度IC需要有外電源。通常溫度IC是嵌入在電路中而不用於探測。 溫度IC缺點是溫度範圍非常有限，也存在同樣的自熱
、不堅固和需要外電源的問題。總之，溫度IC提供產生正比於溫度的易讀讀數方法。它很便宜，但也受到配置和速度限製。

4.2 測量技巧

·溫度IC 體積較大，因此它變化慢，並可能造成熱負載。

·把溫度IC用於接近室溫的場合。這是它最流行的應用。雖然測量範圍有限，但也能測量150℃的高溫。

5 結語

我(wo)們(men)已(yi)討(tao)論(lun)了(le)各(ge)類(lei)常(chang)用(yong)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)優(you)點(dian)和(he)缺(que)點(dian)。如(ru)果(guo)您(nin)了(le)解(jie)必(bi)須(xu)的(de)權(quan)衡(heng)，為(wei)您(nin)的(de)應(ying)用(yong)仔(zai)細(xi)選(xuan)擇(ze)正(zheng)確(que)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)

，您(nin)就(jiu)能(neng)避(bi)免(mian)常(chang)見(jian)的(de)缺(que)憾(han)而(er)實(shi)現(xian)可(ke)靠(kao)的(de)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)。