接觸式溫度傳感器
接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，也稱為溫度計。溫度傳感器
溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，這樣溫度計的指示值就可以直接代表被測物體的溫度。壹般測量精度較高。在壹定的溫度測量範圍內，溫度計還可以測量物體內部的溫度分布。但對於運動物體、小目標或熱容量小的物體，會產生較大的測量誤差。常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和熱電偶。它們廣泛應用於工業、農業、商業和其他部門。人們在日常生活中經常使用這些溫度計。隨著低溫技術在國防工程、航天技術、冶金、電子、食品、醫藥、石油化工等領域的廣泛應用和超導技術的研究，開發了測量120K以下溫度的低溫溫度計，如低溫氣體溫度計、蒸氣壓溫度計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫熱電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、精度高、重現性好、穩定性好。多孔高矽氧玻璃燒結的滲碳玻璃熱阻是壹種低溫溫度計的感溫元件，可用於測量1.6 ~ 300 K範圍內的溫度。
編輯此非接觸式溫度傳感器。
它的敏感元件不與被測對象接觸，也稱為非接觸式溫度測量儀。該儀器可用於測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化快(瞬態)的物體的表面溫度，也可用於測量溫度場的溫度分布。溫度傳感器
最常用的非接觸式溫度計是基於黑體輻射的基本定律，稱為輻射溫度計。輻射測溫法包括亮度法(見光學高溫計)、輻射法(見輻射高溫計)和比色法(見比色溫度計)。各種輻射測溫方法只能測量相應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有為黑體(吸收所有輻射但不反射光的物體)測量的溫度才是真正的溫度。如果要測量物體的真實溫度，就必須對材料表面的發射率進行修正。然而，材料的表面發射率不僅取決於溫度和波長，還取決於表面狀態、塗層和微結構，因此很難精確測量。在自動化生產中，經常需要用輻射測溫法來測量或控制壹些物體的表面溫度，如鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛造溫度以及熔煉爐或坩堝中各種熔融金屬的溫度。在這些特定的情況下，測量物體表面的發射率是相當困難的。對於固體表面溫度的自動測量和控制，可以使用附加反射鏡與被測表面形成黑體空腔。附加輻射的影響可以提高被測表面的有效輻射和有效發射系數。利用有效發射系數，通過儀器對測量溫度進行修正，最終可以得到被測表面的真實溫度。最典型的附加反射鏡是半球形反射鏡。球心附近被測表面的漫反射輻射可以被半球面反射鏡反射回表面，形成附加輻射，從而提高有效發射系數，其中ε為材料表面的發射率，ρ為反射鏡的反射率。至於氣體和液體介質真實溫度的輻射測量，可以采用將耐熱材料管插入壹定深度形成黑體空腔的方法。通過計算得到了與介質熱平衡後圓柱腔的有效發射系數。在自動測量和控制中，該值可用於校正測量的腔底溫度(即介質溫度)，並得到介質的真實溫度。非接觸式測溫的優點:測量上限不受感溫元件溫度容差的限制，所以原則上對最高可測溫度沒有限制。對於1800℃以上的高溫，主要采用非接觸式測溫方法。隨著紅外技術的發展，輻射測溫溫度傳感器
從可見光逐漸擴展到紅外光，壹直在700℃以下使用到常溫，分辨率很高。
編輯該熱電偶。
操作原理
當兩個不同的導體和半導體A、B形成壹個回路，它們的兩端相互連接，只要兩個節點處的溫度不同，壹端稱為工作端或熱端，另壹端稱為自由端(也叫參考端)或冷端，就會返回溫度傳感器。
電路中有電流，如圖2-1(a)所示，即電路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種因溫度不同而產生電動勢的現象稱為塞貝克效應。與Zeebek相關的效應有兩種:壹是當電流流過兩個不同導體的接合處時，熱量在這裏被吸收或釋放(取決於電流的方向)，這種效應稱為帕爾貼效應；其次，當電流流過有溫度梯度的導體時，導體吸收或釋放熱量(取決於電流相對於溫度梯度的方向)，這種現象稱為湯姆遜效應。兩種不同的導體或半導體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢EAB(T，T0)由接觸勢和溫差勢組成。接觸電勢是指兩種不同的導體或半導體在接觸點產生的電勢，與兩種導體或半導體的性質以及接觸點的溫度有關。熱電勢是指同壹導體或半導體在不同溫度的兩端產生的電位，只與導體或半導體的性質和兩端的溫度有關，與長度、截面大小和沿其長度方向的溫度分布無關。接觸電勢和溫差電勢都是由集中在接觸末端的電子數不同而產生的，熱電偶測得的熱電勢是兩者的結合。回路斷開時，斷開點A和B之間存在電動勢差△V，其極性和大小與回路中的熱電勢壹致，如圖2-1(b)所示。還規定在冷端，電流從A流向B時，A稱為正極，B為負極。實驗表明，當△V很小時，△V與△ T成正比..△V到△T的微分熱電勢定義為熱電勢率，也稱為澤貝克系數。Zeebek系數的符號和大小取決於兩個導體的熱電特性和結的溫差。
種類
目前，國際電工委員會(IEC)已經推薦了八種類型的熱電偶作為標準化熱電偶，即T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
編輯本段的熱阻。
材料特性
導體的電阻值隨著溫度的變化而變化。通過測量其電阻值，計算出被測物體的溫度，利用這壹原理構造溫度傳感器。
該傳感器為電阻式溫度傳感器，主要用於-200-500℃溫度範圍內的溫度測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應具有以下特點:①電阻的溫度系數應較大且穩定，電阻值與溫度應具有良好的線性關系。②電阻率高，熱容量小，反應速度快。③材料的再現性和工藝性好，價格低廉。熱敏電阻的溫度特性④化學和物理特性在溫度測量範圍內穩定。目前，工業上應用最廣泛的鉑和銅已被制成標準的測溫電阻。
RTD
鉑電阻與溫度的關系接近線性(如右圖所示)。在0 ~ 630.74℃範圍內，RT = r0 (1+at+bt2)可由下式表示，RT = r0 (1+at+bt2+Ct3)在-190 ~ 0℃範圍內。其中:RO和Rt為鉑電阻在0和T時的電阻值，T為任意溫度，A、B、C為溫度系數，由實驗確定。A = A = 3.9684×10-3/℃- 3/℃, B =-5.847×10-7/℃從公式中可以看出，溫度傳感器
當R0值不同時，同壹溫度下Rt值也不同。
銅電阻
當測溫精度不高，測溫範圍比較小時，可以用銅電阻代替鉑電阻作為熱電阻材料。在-50 ~ 150℃的溫度範圍內，銅電阻與溫度呈線性關系，銅電阻與溫度的關系表達式為RT = R0 (1+at) (2-3)，其中a = 4.25× 10-3 ~ 4.28× 65433。
編輯本段中的模擬溫度傳感器。
傳統的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱敏電阻和RTDS，在某些溫度範圍內是線性溫度傳感器。
不良，需要冷端補償或超前補償；熱慣性大，響應時間慢。與之相比，集成模擬溫度傳感器具有靈敏度高、線性度好、響應快等優點，而且它還將驅動電路、信號處理電路和必要的邏輯控制電路集成在壹塊ic上，具有實際尺寸小、使用方便等優點。常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型和AD590電流輸出型。本文主要介紹幾種典型的這類裝置。AD590溫度傳感器AD590是美國ADI公司的電流輸出型溫度傳感器，電源電壓範圍為3~30V，輸出電流為223μA(-50℃)~423μA(+150℃)，靈敏度為1μA/℃。當采樣電阻R串聯在電路中時，R兩端的電壓可以作為壹個比喻電壓。請註意，R的電阻不應太大，以確保AD590兩端的電壓不低於3V。AD590輸出電流信號的傳輸距離可達1km以上。作為高阻電流源，最高可達20MΩ，因此不必考慮選擇開關或CMOS多路復用器引入的額外電阻帶來的誤差。適用於多點測溫和遠程測溫控制。LM135/235/335溫度傳感器LM135/235/335系列是美國國家半導體公司(NS)生產的高精度、易校準的集成溫度傳感器。
裝置，其工作特性與齊納穩壓器相似。該系列器件的靈敏度為100 mV/k，動態阻抗小於1ω，工作電流範圍為400μA-5mA，精度為1℃，LM135的溫度範圍為-55℃~+150℃，LM235的溫度範圍為-。包裝形式為TO-46、TO-92和SO-8。該系列器件廣泛應用於溫度測量、溫差測量和溫度補償系統。
編輯該邏輯輸出溫度傳感器。
在很多應用中，我們不需要嚴格測量溫度值，只關心溫度是否超過設定的範圍。壹旦溫度超過規定範圍，我們將發出報警信號，啟動或停止風扇、空調、加熱器或其他控制設備。這時，我們可以選擇壹個邏輯輸出的溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。LM56溫度開關LM56是NS公司生產的高精度低壓溫度開關，內置1.25V基準電壓輸出端。最大負載只能50 μ a .電源電壓2.7~10V，最大工作電流230μA，內置傳感器靈敏度6.2mV/℃,傳感器輸出電壓6.2mV/℃×T+395mV。MAX6501/02/03/04溫度監控開關MAX6501/02/03/04是壹款帶邏輯輸出、SOT-23封裝的溫度監控器件開關。它的設計非常簡單:用戶選擇壹個接近自己需要的溫度閾值(工廠預設為-45℃至+65438℃)。它可以直接連接到電路上使用，無需任何外部元件。它的溫度傳感器
MAX6501/MAX6503為開漏的低電平報警輸出，MAX6502/MAX6504為推/拉式的高電平報警輸出，MAX6501/MAX6503提供熱溫度的預設閾值(35℃至+115℃)。當溫度較低時，警報輸出會較高。MAX6502/MAX6504提供預設的冷溫閾值(-45℃至+15℃)，當溫度低於預設閾值時報警。它非常適合需要簡單溫度超限報警但空間有限的應用，如筆記本電腦和蜂窩移動電話。該器件的典型溫度誤差為0.5℃，最大值為4℃。遲滯溫度可通過引腳選擇為2℃或10℃，以避免溫度接近閾值時輸出不穩定。這些器件的工作電壓範圍為2.7V至5.5V，典型工作電流為30μA A..
編輯此數字溫度傳感器。
MAX6575/76/77數字溫度傳感器如果采用帶數字接口的溫度傳感器，上述設計問題就簡化了。同樣，當微處理器的A/D和I/O引腳緊缺時，帶時間或頻率輸出的溫度傳感器也能解決上述測量問題。以MAX6575/76/77系列SOT-23封裝的溫度傳感器為例。這種裝置可以通過單線和微處理器傳輸溫度數據，提供三種靈活的輸出模式——頻率、周期或定時，典型精度為0.8℃。壹根導線最多可連接8個傳感器，典型電源電流為150μA，輸出方波信號的周期與絕對溫度成正比，采用6引腳SOT-23封裝，僅占用很小的電路板面積。該裝置通過壹個I/O與微處理器相連，在微處理器內部的計數器測量周期後可以計算出溫度。數字溫度傳感器DS1612，可以檢測多點，直接輸出數字量，是美國達拉斯半導體公司生產的CMOS數字溫度傳感器。有兩個非易失性存儲器，可以在存儲器中任意設置上、下溫度值，以控制恒溫器的溫度。因為這些存儲器是非易失性的，所以即使沒有CPU也仍然可以獨立使用。DS1612傳感器測溫原理及精度:在芯片上分別設置壹個振蕩頻率和溫度系數較大的振蕩器(OSC1)和壹個溫度系數較小的振蕩器(OSC2)。當溫度較低時，由於OSC2的開啟時間較短，測溫計數器的計數值(n)較小；然而，當溫度高時，OSC2的計數值(m)由於長的打開時間而增加。如果在上述計數值的基礎上再加上壹個與實際溫度不同的修正數據，就可以形成壹個高精度的數字溫度傳感器。公司會將這個修正值設置到芯片中的非易失性存儲器中，這樣傳感器輸出的數字量就可以作為實際測量的溫度數據，無需校準。它能測量的溫度範圍為-55℃~+125℃，在0℃~+70℃範圍內測量精度為±0.5℃，輸出9位碼與溫度直接對應。DS1621與外部電路的通信通過雙向總線實現。串行時鐘脈沖(SCL)由CPU產生，SDA是壹條雙向數據線。八個不同的地址通過地址引腳A0、A1和A2分配給每個器件。通過設置寄存器來設置工作模式，並監控工作狀態。測得的溫度數據存儲在溫度傳感器寄存器中，高溫(TH)和低溫(TL)的閾值寄存器存儲恒溫器輸出的閾值(Tout)。現在各種集成溫度傳感器的功能越來越專業化。比如MAXIM公司最近推出的MAX1619就是壹款增強型精密遠程數字溫度傳感器，可以監測遠程P-N結和自身封裝的溫度。它有雙重報警輸出:警報和公開。報警用於指示每個傳感器的高/低溫狀態。公開信號相當於恒溫器，當遠程溫度傳感器超過上限時觸發。MAX1619與MAX1617A完全軟件兼容，非常適合系統關機或風扇控制，即使系統死鎖後仍能正常工作。達拉斯半導體公司的DS1615是壹款具有記錄功能的溫度傳感器。該裝置包括實時時鐘、數字溫度傳感器、非易失性存儲器、控制邏輯電路和串行接口電路。數字式溫度傳感器的測量範圍為-40℃~+85℃，精度為±2℃，讀取9位數字時的分辨率為0.03125℃。時鐘提供從秒到年、月的時間，2100之前的閏年修正。電源電壓為2.2V~5.5V，采用8引腳SOIC封裝。DS17775是數字溫度計和恒溫控制器的集成電路。它包括數字溫度傳感器、A/D轉換器、數字寄存器、恒溫控制比較器和雙線串行接口電路。電源電壓為3V至5V時測溫精度為±2℃，讀取9位和0.0313位時分辨率為±0.5℃。
編輯本段的發展趨勢
現代信息技術的三大基礎是信息采集(傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。傳感器屬於信息技術的尖端產品，尤其是溫度傳感器廣泛應用於工農業生產、科研和生活中，數量是各種傳感器中最多的。溫度傳感器的發展大致經歷了以下三個階段；(1)傳統分立溫度傳感器(含敏感元件)；(2)模擬集成溫度傳感器/控制器；(3)智能溫度傳感器。世界新型溫度傳感器正從模擬向數字發展，從集成化向智能化和網絡化發展。20世紀90年代中期推出的最早的智能溫度傳感器使用8位A/D轉換器，其溫度測量精度較低，分辨率僅為1°C..國外已推出多種高精度、高分辨率的智能溫度傳感器，采用9~12位A/D轉換器，分辨率壹般可達0.5 ~ 0.0625°C，美國DALLAS半導體公司最新研制的DS1624高分辨率智能溫度傳感器可輸出13位二進制數據，分辨率高達0.03125°C，測溫精度為0.2°C..為了提高多通道智能溫度傳感器的轉換速率，有些芯片采用高速逐次逼近型A/D轉換器。以AD7817五通道智能溫度傳感器為例，其本地傳感器和每個遠程傳感器的轉換時間分別僅為27us和9us。進入21世紀後，智能溫度傳感器正在向高精度、多功能、總線標準化、高可靠性和安全性方向快速發展，發展虛擬傳感器和網絡傳感器，發展單片機測溫系統。目前，智能溫度傳感器的總線技術已經標準化，使用的主要總線有單線(1線)總線、I2C總線、SMBus和spI總線。作為從機，溫度傳感器可以通過專用總線接口與主機通信。