温度传感器概述

1. 概述
许多传感器都可以将温度现象转化为可测量的信号。 三种常见的传感器类型是热电偶、RTD和热敏电阻。 每种传感器的工作原理、优缺点和考量因素各不相同。 本文的内容和信息可帮助您选择满足您应用需求的最佳温度传感器。

除了工作范围、灵敏度、线性度、响应时间等传感器特性之外，您还必须考虑不同传感器类型对测量硬件的要求。 例如，热电偶不需要电流激励（这与热敏电阻不同），但需要冷端补偿，这个功能只有特定测量硬件才有。 如果要进一步了解温度测量所需的测量硬件，请下载工程师精确传感器测量指南。

表1对这些温度传感器类型进行简略的比较：

表2列出了本文讨论的三种常见传感器的不同特性：

2. 选择温度步骤

1.全面理解测量应用和需求。
温度变化的速度如何？ 确定合适的响应时间。
传感器的部署时间多长/传感器的使用寿命多长？ 选择一款足够耐用的传感器类型来减少维护工作。
需要的精度是多少？ 考虑传感器精度对整体测量精度的影响。

2.确定要测量的温度范围。
选择的传感器的温度范围应超过可能的温度范围。
考虑每种传感器的线性度是否满足您的量程要求；选择在所需量程范围内响应线性度最好的一种传感器，以提高电压/温度或电阻/温度转换精度。

3.考虑传感器所部署的环境。
选择合适的防护材料，以防止任何化学侵蚀。
确定是否需要隔离，以防止接地回路/噪声。
确保传感器的防护等级能够承受所处环境的振动或磨损。

4.考虑传感器的安装方式并选择合适的安装类型，以最大化热连接。

5.选择所需的测量硬件，以调理、采集分析和显示/保存温度信号。 如需了解更多，请参阅工程师精确传感器测量指南。

3. 温度传感器特性
使用以下特性来定义温度传感器的功能和性能。 这些适用于所有类型的温度传感器，但有一定的限制和极端情况。 在选择传感器时，应理解每个特性对于测量的影响以及确保所选择的传感器完全符合项目要求。

温度范围
传感器的温度范围决定了传感器在哪些温度下能够安全地运行以及提供准确的测量数据。 每种热电偶的特定温度范围取决于制成热电偶的金属的属性。 RTD的温度范围较小，但具有更好的线性度和精度；热敏电阻的温度范围最小，但灵敏度非常高。 理解传感器所处环境的温度范围有助于防止损坏传感器，同时确保更好的测量结果。

线性度
理想的传感器应该具有完美的线性响应： 温度的单位变化会导致传感器整个温度范围内的电压输出发生单位变化。 但实际上，没有一个传感器具有完美的线性响应。 图1显示了本文讨论的三种传感器的温度/电压响应。

灵敏度
给定传感器的灵敏度表示温度发生一定变化时，可测量输出的变化百分比。 热敏电阻等灵敏度高的传感器比热电偶等灵敏度较低的传感器更容易检测到温度的微小变化。 但是，高灵敏度是以牺牲线性度为代价。 在确定测量温度的理想传感器时，这可能是一个重要考虑因素。 如果需要捕捉较小温度范围时的小幅温度变化，则热敏电阻或RTD更为理想。 如果要捕获较宽温度范围内的较大幅温度变化，热电偶就足够了。 图2给出了电压的相对概念。

响应时间
响应时间衡量的是传感器对温度变化作出反应所需的时间。 许多因素可导致响应时间增长或减少。 例如，大型的RTD或热敏电阻比小型的RTD或热敏电阻具有较慢的响应时间。 虽然有这个缺点且热分流较差，但大型的RTD或热敏电阻更不容易受到自热误差的影响。 同样，不接地的热电偶结点虽然响应时间较慢，但是具有电气隔离能力。 图3显示了不接地和接地热电偶的响应时间差。

(编辑：mao35)