如果要進行可靠的溫度測量，就需要為我們的應用選擇正確的溫度傳感器。如熱電偶、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。

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范圍和適應各種大氣環(huán)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?？捎脺y量的電勢差來計算溫度。

不過，電壓和溫度間是如圖2所示的非線性關系，溫度變化時電壓變化很小。例如J型熱偶在0℃時產生的電壓為50mV，每1℃的溫度變化只產生5mV量級的電壓變化。則需要用精密的測量設備來測量如此小的電壓。此外，熱偶也是最不靈敏和最不穩(wěn)定的溫度傳感器。

由于電壓和溫度是非線性關系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測量，并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)。

簡而言之，熱偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱偶并不適合高精度的應用。

熱敏電阻

熱敏電阻是用半導體材料， 大多為負溫度系數，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產工藝有很大關系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。

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， 可測溫度范圍也小于熱偶。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制應用。尺寸小對于有空間要求的應用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。

測量技巧

熱敏電阻體積小是優(yōu)點，它能很快穩(wěn)定，不會造成熱負載。不過也因此很不結實，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導致永久性的損壞。

鉑電阻溫度傳感器

與熱敏電阻相似，鉑電阻溫度傳感器(RTD)也是用鉑制成的熱敏感電阻。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(wěn)定的溫度傳感器，它的線性度優(yōu)于熱偶和熱敏電阻。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。

測量技巧

1、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。

2、4線測量更為精確，但需要兩倍的引線和兩倍的開關。

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—溫度關系。有些IC傳感器甚至有代表溫度、并能被微處理器直接讀出的數字輸出形式。

有兩類具有如下溫度關系的溫度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于探測。
 

溫度IC缺點是溫度范圍非常有限， 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提供產生正比于溫度的易讀讀數方法。它很便宜，但也受到配置和速度限制。

測量技巧

·溫度IC 體積較大，因此它變化慢，并可能造成熱負載。

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

總結

我們已討論了各類常用溫度傳感器的優(yōu)點和缺點。如果了解了必須的權衡，在為產品應用選擇正確的傳感器時候，就能避免常見的缺憾而實現可靠的溫度測量。

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