世界因感知而存在，華光天銳為光纖測(cè)溫而創(chuàng)新。

在工業(yè)控制中，感知就是依靠各種傳感器完成的。從這個(gè)系列開(kāi)始，我們將開(kāi)始了解各種工業(yè)中用到的傳感器，包括溫度、壓力、流量、速度等。

今天就讓華光天銳從最基本的溫度傳感器開(kāi)始。

溫度

無(wú)論是生活還是工業(yè)運(yùn)用中，有很多情況需要知道溫度這個(gè)物理量，例如 鍋爐，反應(yīng)堆，電機(jī)，冷庫(kù)等。

人類為了測(cè)量溫度發(fā)明了各種不同的技術(shù)。但為什么測(cè)量溫度要使用不同的技術(shù)呢？

這是一個(gè)好問(wèn)題，因?yàn)闆](méi)有一種技術(shù)是能應(yīng)對(duì)所有的場(chǎng)合。介紹四種傳統(tǒng)的溫度傳感器：

• RTD
• 熱電偶
• 熱敏電阻
• 半導(dǎo)體測(cè)溫元件

RTD

RTD或“電阻溫度檢測(cè)器”是一種電阻隨溫度變化的器件。

既然它是被動(dòng)裝置，是通過(guò)施加外部電流然后測(cè)量它兩端的電壓。電壓是溫度的良好指示。當(dāng)說(shuō)一個(gè)裝置是被動(dòng)時(shí)，這意味著器件需要使用外部電流（或電壓）源。這也就是連接RTD的模塊有正負(fù)的原因。

根據(jù)歐姆定律，大電流會(huì)導(dǎo)致RTD電阻產(chǎn)生熱量，所以為了避免這種錯(cuò)誤，電流應(yīng)保持在最低水平。

上圖顯示了RTD的三種接線方式，最簡(jiǎn)單稱為“2線制”。但因?yàn)闇囟葴y(cè)量點(diǎn)和模塊之間的導(dǎo)線有電阻，誤差便會(huì)在這里產(chǎn)生。為了更準(zhǔn)確的測(cè)量于是就有了 3線制或4線制，用以消除誤差。

誤差大小?2線>3線>4線，4線制的誤差最小。

最常見(jiàn)的RTD之一是“PT100”，它由一層鉑金薄膜組成在塑料薄膜上，在0℃時(shí)顯示出100Ω的電阻。它的電阻隨溫度變化它通常可以測(cè)量-201℃到849℃。PT100的電阻和溫度之間的關(guān)系是相對(duì)線性的。

PT100使用的是鉑，同樣的原理針對(duì)不同的用途，很多裝置也使用銅，鎳，鎳鐵等熱敏電阻 ，如過(guò)流保護(hù)，自調(diào)節(jié)加熱元件，浪涌電流限制器等。熱敏電阻可以是NTC或PTC。在NTC（負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻中，電阻隨溫度升高而降低。NTC通常用作“浪涌”限流器。并配有PTC（正溫度系數(shù)）熱敏電阻，電阻隨溫度升高而增加。PTC熱敏電阻通常用作“過(guò)電流保護(hù)”以及可復(fù)位的保險(xiǎn)絲。

熱電偶

熱電偶或簡(jiǎn)稱“TC”由一對(duì)連接在一起的特定異種線組成，形成“感應(yīng)點(diǎn)”或“連接點(diǎn)”。

基于稱為“熱電效應(yīng)”的物理特性，當(dāng)這個(gè)交叉點(diǎn)放置在不同的溫度時(shí)，產(chǎn)生不同的毫伏信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的溫度。與RTD相比，熱電偶是測(cè)量和供電同線的，兩個(gè)接線端，不同于RTD的4個(gè)接線端。熱電偶通常用于熔爐，燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，高溫排氣管等場(chǎng)合。

如果需要準(zhǔn)確測(cè)量的場(chǎng)合，使用熱電偶并不合適。此外，熱電偶需要一個(gè)稱為“冷端”的參考測(cè)量點(diǎn)。熱電偶接頭經(jīng)常暴露在極端環(huán)境中，而冷端通常安裝在儀器附近。

基于溫度測(cè)量的“范圍”，每個(gè)運(yùn)用中的“敏感性”和其他一些因素，有不同類型的熱電偶可供選擇，例如E，J，K，M，N，T等。例如，類型“J”由“Iron-Constantan”組合組成范圍為-40°F至+1380°F和靈敏度約為27.8μV/°F。類型“K”（Chromel-Alumel）是最常見(jiàn)的通用熱電偶之一靈敏度約為22.8μV/°F。K型價(jià)格便宜，可提供各種探頭在-201℃至1348℃的工作范圍內(nèi)。由于熱電偶的功能基于熱電效應(yīng)在不同類型的導(dǎo)體中，當(dāng)熱電偶的位置遠(yuǎn)離“測(cè)量?jī)x器”時(shí)（例如鍋爐），應(yīng)選擇適當(dāng)類型的導(dǎo)線連接。否則，熱電偶產(chǎn)生的微小信號(hào)會(huì)因?yàn)閷?dǎo)線更不準(zhǔn)確！

半導(dǎo)體溫度傳感器

半導(dǎo)體溫度傳感器基于PN組合半導(dǎo)體。

該技術(shù)廣泛用于電子設(shè)備，例如電池溫度的監(jiān)控。該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是 線性特性，小尺寸和低成本。但應(yīng)該注意的是，這種傳感器的測(cè)量范圍只有-40℃到120℃。

總結(jié)

從“精確度”來(lái)看，通常RTD比熱電偶高，大約高出10倍。

從“敏感性”的角度來(lái)看，RTD和熱端偶對(duì)溫度變化反應(yīng)迅速，但熱電偶成本更低

如果我們要測(cè)量電子PCB和/或IC溫度，半導(dǎo)體溫度傳感器很合適。并且它的成本最低。