本文要點

用于測量系統(tǒng)或環(huán)境溫度的設(shè)備稱為溫度傳感器。

熱電偶是工業(yè)、汽車和消費電子應(yīng)用中最常見的溫度傳感器。

紅外傳感器是通過感應(yīng)物體表面紅外輻射來檢測其溫度的電子傳感器。

溫度傳感器無處不在，從日常使用的燒水壺、冰箱、微波爐到熱水器，都離不開它的身影。在新冠疫情期間，非接觸式溫度傳感器被用于體溫檢測。此外，在醫(yī)療系統(tǒng)、食品加工設(shè)備、鍋爐和石化系統(tǒng)中，溫度傳感器也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

由于應(yīng)用范圍廣泛，溫度傳感器的種類十分多樣，響應(yīng)速度和測量精度也各不相同。接下來，我們討論幾種常見的溫度傳感器及其在電子器件中的重要作用。

溫度傳感器的作用

大多數(shù)電子器件都有額定的工作溫度范圍。然而，隨著環(huán)境溫度的升高，電子器件的性能會有所下降。當(dāng)溫度超過允許的上限時，器件可能因發(fā)熱或熱失控而損壞。因此，熱特性是電子電路中器件選型的關(guān)鍵考量因素。在汽車、工業(yè)和消費電子應(yīng)用中，要想保持系統(tǒng)的性能和可靠性，往往離不開溫度傳感器的支持。

溫度傳感器的類型

所有溫度傳感器都用于測量系統(tǒng)或環(huán)境溫度，旨在防止系統(tǒng)過熱，并對與溫度相關(guān)的電氣參數(shù)變化進行補償。具體選擇哪種溫度傳感器，取決于系統(tǒng)對響應(yīng)速度和精度的要求。溫度傳感器分為以下幾類：

熱電偶

熱電偶是一種非線性溫度傳感器，其靈敏度和溫度范圍取決于所使用的金屬組合。熱電偶的精度相對較低，但測溫范圍廣，從 -200℃ 到 1750℃。

熱電偶是工業(yè)、汽車和消費電子應(yīng)用中最常見的溫度傳感器。其工作原理基于塞貝克效應(yīng)——由于兩種不同金屬導(dǎo)線之間的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的電熱現(xiàn)象，其中電壓差與溫度變化成正比。借助查找表，可將電壓差轉(zhuǎn)換為溫度測量值。

電阻溫度檢測器（RTD）

電阻溫度檢測器（Resistance Temperature Detectors，RTD）通過電阻變化來感測溫度，要求材料具有明確的電阻與溫度關(guān)系。鉑因其電阻與溫度之間的線性關(guān)系，成為最常用的 RTD 材料。鉑 RTD 具有穩(wěn)定性好、精度高、重復(fù)性優(yōu)良的特點，工作溫度范圍為 -270℃ 至 850℃。鎳、銅等其他材料也可用于 RTD，但精度較低。

熱敏電阻

與 RTD 一樣，熱敏電阻也利用電阻來測量溫度。但熱敏電阻使用的材料是聚合物或陶瓷，成本較低，精度略遜于 RTD。熱敏電阻分為兩種類型：

1

負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻：

電阻與溫度成反比。

2

正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻：

電阻與溫度成正比。

溫度計

溫度計用于測量任何玻璃固體或液體的溫度，溫度測量值與溫度計內(nèi)部感溫元件的體積變化成正比，其精度取決于設(shè)備尺寸以及所使用的感溫液體。

紅外（IR）傳感器

紅外傳感器是通過感應(yīng)物體表面的紅外輻射來檢測其溫度的電子傳感器，屬于非接觸式溫度傳感器。在選用紅外傳感器時，用戶往往需要權(quán)衡成本與精度；成本越高，測量精度就越高。

半導(dǎo)體溫度傳感器

半導(dǎo)體溫度傳感器通常以集成電路形式提供，通過捕捉電流、電壓、電阻等輸出量的變化來檢測溫度變化。這類傳感器在 55℃ 至 155℃ 的溫度范圍內(nèi)具有較高的精度和線性度。

要在不犧牲精度和響應(yīng)速度的前提下，為您的應(yīng)用選擇合適的溫度傳感器，需要深入了解不同溫度傳感器的特性。