温度传感器应用广泛，涵盖食品加工、HVAC 环境控制、医疗器械、化学品处理和汽车引擎罩下监控（如冷却剂、进气管、气缸盖温度等）。温度传感器用于测量热度，以确保某个过程在应对极端高温、危险或无法接触的测量点时，要么能在一定范围内保持稳定，使应用安全，要么满足一个强制性条件的要求。

　　温度传感器分为接触式和非接触式两大类。接触式传感器包括与待测物体接触的热电偶和热敏电阻，非接触式传感器则通过测量热源产生的热辐射来确定其温度。非接触式传感器进行远距离测量，通常用于危险环境。

　　温度传感器的类型

　　热电偶

　　热电偶 (TC) 是由两种不同的非相似金属组成的一对结。 其中，一个结代表参考温度，另一个结则代表待测温度。当温差产生电压时热电偶工作（赛贝克效应），这个电压由温度决定并被转换成温度读数。TC 成本低廉、性能可靠、坚固耐用且不需要电池，工作温度范围大，因此得以广泛使用。热电偶在 2,750°C 高温下也能实现良好性能，甚至能在低至 –250° 的低温以及达到 3,000°C 的高温下短时工作。

　　热电偶的优势和面临的挑战包括：

　　• 测量自身温度。

　　• 被测物体的温度必须推测得出，用户必须保证它们之间没有热流动。

　　• 长时间使用易产生读数误差。 原因何在？ 是否潮湿或者热条件使导线绝缘失效，或者是否环境中存在化学品、核辐射或者机械干扰。

　　• 因为是电气导体，所以不能接触其它电源。

　　• 不在结上测量。

　　• 比电阻式温度计反应迅速。

　　热敏电阻

　　热敏电阻类似热电偶，使用简单，是现成的低成本、自适应温度传感器。 然而，这些器件仅用于简单的温度测量，而非高温应用。 热敏电阻由半导体材料制成，其电阻率对温度尤其敏感。 热敏电阻的电阻值随着温度的升高而减小，因此温度变化时可预测电阻变化。 热敏电阻大量应用于浪涌电流限制器、温度传感器、自复位过流保护器和自调节热元件中。

　　热敏电阻与电阻式温度探测器 (RTD) 有两点不同：(1) RTD 采用纯金属材料；(2) 两者的温度响应方式不同。 根据 K 值的正负，热敏电阻分为两类（该函数引用了 Steinhart-Hart 热敏电阻方程，将热敏电阻的电阻值转换为开氏温度值）。 如 K 值为正，则电阻值随着温度升高而增大，该器件称作正温度系数 (PTC) 热敏电阻。 如 K 值为负，则电阻值随着温度升高而减小，该器件称作负温度系数 (NTC) 热敏电阻。

　　我们以 GE 的 MA 型系列热敏电阻组件为例来考察 NTC 热敏电阻，该系列专用于间歇或者连续监测患者体温。 这种应用要求设备具有可重复性和快速响应性能，尤其在用于婴幼儿以及全身麻醉期间。

　　MA300利用了将患者皮肤作为体温指示器这一便利，能有效地对患者进行常规的连续体温监测。 所用的不锈钢外壳可用于重复应用和一次性应用，同时保持了最大的患者舒适度。 25°C 时的标称电阻值为 2,252 Ω、3,000 Ω、5,000 Ω 和 10,000 Ω。

　　电阻式温度探测器

　　电阻式温度探测器 (RTD) 是采用了特殊电阻器的温度传感器，该电阻器的电阻值会随温度的变化而变化。 RTD 器件以其精确性和可重复性而著称，拥有非常宽的工作温度范围，其薄膜型为 -50°C 至 500°C，绕线型为 -200°C 至 850°C。

　　薄膜型 RTD 元件的基材上有一薄层铂。 器件制造时采用了一种能形成一个电路的形式，且该电路经调整后能产生一个特定的电阻值。 连接引线后进行涂层处理，以保护薄膜层和连接部分。 相比之下，绕线元件可做成线圈并封装在陶瓷或玻璃管中，或者直接缠绕到玻璃或陶瓷材料上。

　　我们以 Honewell 的 TD 系列为例讨论 RTD，该系列可用于许多应用，如 HVAC（房间、风道、制冷剂温度）、电机过载保护、汽车（空气或油温）。 在 TD 系列中，TD4A 液态温度传感器采用双端子螺纹式阳极氧化铝外壳。 这种环境密封式液态温度传感器旨在简化安装，如安装在卡车一侧，但不是完全浸入式。 时间参数相同时，静止在空气中的典型响应时间为 4 分钟，静止在水中时则为 15 秒。

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