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发信人: balance (靖哥哥·凉风有信), 信区: Control
标  题: 温度传感器 
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年07月06日07:39:11 星期六), 站内信件

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最
早开发，应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查，1990年，温度传感器的市
场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初伽利略发明温度计开始，人们开始利用温
度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这
就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在
半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成
温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、
红外传感器和微波传感器。
温度传感器剖面图
　　我们现在主要介绍常用的热电偶温度传感器。比如两种不同材质的导体，如在某点
互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位
差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在
很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就
可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为“热电偶
”。不同材质作出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶
的灵敏度是指加热点温度变化1摄氏度时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支
撑的热电偶而言，这个数值大约在5到40微伏每摄氏度之间。
　　由于构成热电偶的金属材料可以耐受很高的温度，例如钨铼热电偶能够工作在2000
摄氏度以上的高温，常常用来检测高温环境的热物理参数，还有的材料能够在低温下工
作，例如金铁热电偶能够在液氮的温度附近工作。可见热电偶传感器能够在很广泛的温
度范围内工作。
微小的温度传感器
　　热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影
响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热
电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。
也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速
度，可以测量快速变化的过程，如燃烧和爆炸过程等。对一般的工业应用来说，为了保
护感温元件避免受到腐蚀和磨损，总是装在厚厚的护套里面，外观就显得笨大，对于温
度场的反应也就迟缓得多。使用热电偶的时候，必须消除环境温度的波动对测量带来的
影响。有的把它的自由端放在不变的温度场中，有的使用冷端补偿器抵消这种影响。当
测量点远离仪表时，还需要使用热点势率和热电偶相近的导线来传输信号，这种导线称
为补偿导线。
　　温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非
常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数
的便利和功能。


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