工控摘要：溫度傳感器是檢測(cè)溫度的器件，其種類(lèi)zui多，應(yīng)用zui廣，發(fā)展zui快。*，日常使用的材料及電子元件大部分特性都隨溫度而變化，在此我們暫時(shí)介紹zui常用的熱電阻和熱電偶兩類(lèi)產(chǎn)品。
　　
　　1.熱電偶的工作原理
　　
　　當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為T(mén)，稱(chēng)為工作端或熱端，另一端溫度為T(mén)O，稱(chēng)為自由端（也稱(chēng)參考端）或冷端，則回路中就有電流產(chǎn)生，如圖2-1（a）所示，即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為塞貝克效應(yīng)。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個(gè)：其一，當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí)，此處便吸收或放出熱量（取決于電流的方向），稱(chēng)為珀?duì)柼?yīng)；其二，當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體吸收或放出熱量（取決于電流相對(duì)于溫度梯度的方向），稱(chēng)為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱(chēng)為熱電偶。熱電偶的熱電勢(shì)EAB（T，T0）是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)合成的。接觸電勢(shì)是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢(shì)，此電勢(shì)與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢(shì)，此電勢(shì)只與導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)，而與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面大小、沿其長(zhǎng)度方向的溫度分布無(wú)關(guān)。無(wú)論接觸電勢(shì)或溫差電勢(shì)都是由于集中于接觸處端點(diǎn)的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢(shì)，熱電偶測(cè)量的熱電勢(shì)是二者的合成。當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí)，在斷開(kāi)處a，b之間便有一電動(dòng)勢(shì)差△V，其極性和大小與回路中的熱電勢(shì)一致，如圖2-1（b）所示。并規(guī)定在冷端，當(dāng)電流由A流向B時(shí)，稱(chēng)A為正極，B為負(fù)極。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)△V很小時(shí)，△V與△T成正比關(guān)系。定義△V對(duì)△T的微分熱電勢(shì)為熱電勢(shì)率，又稱(chēng)塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號(hào)和大小取決于組成熱電偶的兩種導(dǎo)體的熱電特性和結(jié)點(diǎn)的溫度差。
　　
　　2.熱電偶的種類(lèi)
　　
　　目前，電工委員會(huì)（IEC）推薦了8種類(lèi)型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，即為T(mén)型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
　　
　　熱電阻
　　
　　1.熱電阻材料的特性
　　
　　導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變，通過(guò)測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度，利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。
　　
　　純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性：
　　
　?、匐娮铚囟认禂?shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。
　　
　?、陔娮杪矢?，熱容量小，反應(yīng)速度快。
　　
　?、鄄牧系膹?fù)現(xiàn)性和工藝性好，價(jià)格低。
　　
　?、茉跍y(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。
　　
　　目前，在工業(yè)中應(yīng)用zui廣的鉑和銅，并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮琛?br />　　
　　2．鉑電阻
　　
　　鉑電阻與溫度之間的關(guān)系接近于線(xiàn)性，在0～630.74℃范圍內(nèi)可用下式表示Rt＝R0（1+At+Bt2）（2-1）在-190～0℃范圍內(nèi)為Rt＝R0（1+At+Bt2十Ct3）（2-2）式中，RO、Rt為溫度0°及t°時(shí)鉑電阻的電阻值，t為任意溫度，A、B、C為溫度系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，A＝3.9684×10-3/℃，B＝-5.847×10-7／℃2，C＝-4.22×10-l2/℃3。由式（2-1）和式（2-2）看出，當(dāng)R0值不同時(shí)，在同樣溫度下，其Rt值也不同。
　　
　　3．銅電阻
　　
　　在測(cè)溫精度要求不高，且測(cè)溫范圍比較小的情況下，可采用銅電阻做成熱電阻材料代替鉑電阻。在-50～150℃的溫度范圍內(nèi)，銅電阻與溫度成線(xiàn)性關(guān)系，其電阻與溫度關(guān)系的表達(dá)式為Rt＝R0（1+At）（2-3）式中，A＝4.25×10-3～4.28×10-3℃為銅電阻的溫度系數(shù)