溫度傳感器（熱電偶，熱電阻）的種類

溫度傳感器是檢測溫度的器件，其種類zui多，應用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，在此我們暫時介紹zui常用的熱電阻和熱電偶兩類產(chǎn)品。

　　1.熱電偶的工作原理

　　當有兩種不同的導體和半導體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為TO，稱為自由端（也稱參考端）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勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應。與塞貝克有關的效應有兩個：其一，當有電流流過兩個不同導體的連接處時，此處便吸收或放出熱量（取決于電流的方向），稱為珀爾帖效應；其二，當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量（取決于電流相對于溫度梯度的方向），稱為湯姆遜效應。兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢EAB（T，T0）是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導體或半導體在接觸處產(chǎn)生的電勢，此電勢與兩種導體或半導體的性質(zhì)及在接觸點的溫度有關。溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢，此電勢只與導體或半導體的性質(zhì)和兩端的溫度有關，而與導體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集中于接觸處端點的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。當回路斷開時，在斷開處a，b之間便有一電動勢差△V，其極性和大小與回路中的熱電勢一致，如圖2-1（b）所示。并規(guī)定在冷端，當電流由A流向B時，稱A為正極，B為負極。實驗表明，當△V很小時，△V與△T成正比關系。定義△V對△T的微分熱電勢為熱電勢率，又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導體的熱電特性和結點的溫度差。

　　2.熱電偶的種類

　　目前，電工委員會（IEC）推薦了8種類型的熱電偶作為標準化熱電偶，即為T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

　　導體的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其阻值推算出被測物體的溫度，利用此原理構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)的溫度測量。

　　純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應具有以下特性：

①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關系。
②電阻率高，熱容量小，反應速度快。
③材料的復現(xiàn)性和工藝性好，價格低。
④在測溫范圍內(nèi)化學物理特性穩(wěn)定。

　　目前，在工業(yè)中應用zui廣的鉑和銅，并已制作成標準測溫熱電阻。

　　2．鉑電阻

　　鉑電阻與溫度之間的關系接近于線性，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°時鉑電阻的電阻值，t為任意溫度，A、B、C為溫度系數(shù)，由實驗確定，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R0值不同時，在同樣溫度下，其Rt值也不同。

　　3．銅電阻

　　在測溫精度要求不高，且測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)，銅電阻與溫度成線性關系，其電阻與溫度關系的表達式為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)