使用廣泛的傳感器是可以測量熱量或溫度的傳感器。這些溫度傳感器類型的范圍從調(diào)節(jié)房屋熱水系統(tǒng)的直接開/關(guān)恒溫器到極敏感的半導(dǎo)體模型，這些模型可以調(diào)節(jié)復(fù)雜的工藝控制爐設(shè)施。我們回想起學(xué)校的科學(xué)研究，分子和原子的運動會產(chǎn)生熱量（動能），而動作越多，產(chǎn)生的熱量就越多。通過測量系統(tǒng)或物品產(chǎn)生的熱能的數(shù)量，甚至是系統(tǒng)或物品產(chǎn)生的冷傳感器，使我們能夠“感知”或檢測到溫度的任何物理變化并提供模擬或數(shù)字輸出。可以使用各種溫度傳感器，并且每個溫度傳感器都具有其預(yù)期用途的獨特性能。溫度傳感器有兩種基本的物理類型：接觸溫度傳感器類型 - 這些傳感器采用傳導(dǎo)來跟蹤溫度變化，并且必須與他們感應(yīng)的對象直接接觸。它們可用于在多種溫度下檢測氣體，液體和固體。非接觸溫度傳感器類型 - 這些傳感器通過使用輻射和對流跟蹤溫度變化。它們可用于檢測以紅外輻射（太陽）形式從物體轉(zhuǎn)移的輻射能量，或檢測隨著熱量升高而發(fā)出輻射能量的液體和氣體，在對流電流中散發(fā)出輻射能量。電機(jī)，電阻和電子是可以進(jìn)一步細(xì)分的三類觸摸，甚至是非接觸溫度傳感器的兩類。所有這三種類型都涵蓋了以下各節(jié)。
　　恒溫器作為溫度傳感器
　　恒溫器是機(jī)電溫度傳感器或接觸類型的開關(guān)。它基本上由兩種不同的金屬制成，例如銅，鎢，鎳或鋁，它們連接在一起形成雙金屬條。加熱條帶時，兩種不同的金屬的線性膨脹速率會導(dǎo)致機(jī)械彎曲運動。雙金屬條被廣泛用于控制鍋爐，爐子，熱水儲水箱和車輛散熱器冷卻系統(tǒng)中的熱水加熱元件。它可以單獨用作電氣開關(guān)，也可以用作在恒溫控制中操作電動開關(guān)的機(jī)械手段。

　　雙金屬恒溫器

　　圖1：雙金屬恒溫器

　　恒溫器由兩種具有不同溫度相互連接的金屬組成。恒溫器的連接關(guān)閉，當(dāng)恒溫時電流流過它。隨著溫度的升高，粘合的雙金屬條向上彎曲（或向下）以打開觸點并阻止電流流動，因為一種金屬比另一種金屬膨脹更多。雙金屬條可以分為兩個主要類別，這主要取決于它們在溫度變化下的行為。隨著溫度的變化，“蠕變”品種逐漸轉(zhuǎn)移其位置，而在特定溫度點處的電觸點上的“開/關(guān)”或“ OFF/ON”類型動作會立即引起“ snap-action”版本。

　　圖2：開/關(guān)恒星
　　經(jīng)常在墻壁上看到快照恒溫器，以調(diào)節(jié)家用加熱系統(tǒng)，并用于調(diào)節(jié)浸入熱水罐，烤箱和熨斗的溫度設(shè)定點。通常，爬行器由雙金屬線圈或螺旋形成，該線圈逐漸卷起或響應(yīng)溫度變化而放松。由于爬行者型雙金屬條的較薄且比正常的快速/OFF類型更長，因此它們通常對溫度變化更敏感，這使得它們非常適合在溫度儀表，表盤和其他設(shè)備中使用。標(biāo)準(zhǔn)的快照恒溫器具有巨大的磁滯范圍，范圍從電氣接觸到再次關(guān)閉時，這是將其用作溫度傳感器的主要缺點，盡管它們的成本較低，而且工作范圍很廣。例如，即使將其設(shè)置為20°C，也可能直到22°C或關(guān)閉直到18°C才能打開。因此，可能存在明顯的溫度變化。用于住宅使用情況的市售雙金屬恒溫器具有溫度調(diào)節(jié)螺釘，可預(yù)先設(shè)置磁滯水平和更準(zhǔn)確的所需溫度設(shè)定點。熱敏電阻作為溫度傳感器另一種溫度傳感器稱為熱敏電阻，它結(jié)合了熱敏感的res-istor。熱敏電阻是一種獨特的電阻器，響應(yīng)溫度變化，會改變其物理阻力。

　　熱敏電阻通常由陶瓷材料組成，例如玻璃涂層鎳，錳或鈷氧化物，這些氧化物容易腐蝕。它們的準(zhǔn)確性，可重復(fù)性和對溫度變化的快速反應(yīng)是其與快速動作版本相比的主要優(yōu)點。

　　圖3：熱敏電阻
　　另一種溫度傳感器稱為熱敏電阻，它結(jié)合了熱敏感的res-istor。熱敏電阻是一種獨特的電阻器，響應(yīng)溫度變化，會改變其物理阻力。熱敏電阻通常由陶瓷材料組成，例如玻璃涂層鎳，錳或鈷氧化物，這些氧化物容易腐蝕。它們的準(zhǔn)確性，可重復(fù)性和對溫度變化的快速反應(yīng)是其與快速動作版本相比的主要優(yōu)點。大多數(shù)熱敏電阻類型的電阻為負(fù)溫度系數(shù)，即NTC，這意味著隨著溫度的升高，其電阻值降低。當(dāng)然，有些具有正溫度系數(shù)或PTC，這意味著隨著溫度的升高，其電阻值會增加。熱敏電阻由使用金屬氧化物技術(shù)的陶瓷類型的半導(dǎo)體材料制成，例如鎳，鈷和錳。為了對溫度變化提供相對較快的響應(yīng)，半導(dǎo)體材料通常會形成密封的小的，被壓制的圓盤或球。熱敏電阻根據(jù)其電流通過它們的功率等級，在室溫下（通常在25°C下）的電阻值以及時間恒定（它們對溫度變化反應(yīng)所花費的時間）對熱敏電阻進(jìn)行分級。像電阻一樣，在室溫下，熱敏電阻的電阻值范圍從數(shù)十到幾個歐姆。但是，通常將千歐珠值用于傳感應(yīng)用。由于熱敏電阻是被動電阻器件，因此電流必須流過它們才能提供可以測量的電壓輸出。然后，為了創(chuàng)建一個潛在的分隔網(wǎng)絡(luò)，熱敏電阻通常與適當(dāng)?shù)钠秒娮璐?lián)連接。電阻器選擇在預(yù)定溫度點或值下提供電壓輸出，例如：
　　溫度傳感器示例N O 1

　　在25°C下，以下熱敏電阻的電阻值為10kΩ，在100°C時為100Ω。當(dāng)熱敏電阻與12V電源的1kΩ電阻串聯(lián)連接時，計算了整個熱敏電阻的電壓下降，從而計算兩個溫度的輸出電壓（V OUT ）。

　　圖4：不同溫度下的電壓值
　　通過將R2的固定電阻值（在我們的示例中，1KΩ）調(diào)整為電位計或預(yù)設(shè)，可以在預(yù)定的溫度集合點處獲得輸出電壓，例如，在60 o處輸出5V輸出。通過改變電位計，可以在更高的溫度范圍內(nèi)獲得特定的輸出電壓水平。但是，應(yīng)該提到的是，熱敏電阻是非線性設(shè)備，并且用于使其在正常溫度下主要確定其標(biāo)準(zhǔn)電阻值的半導(dǎo)體材料。由于溫度計的電阻隨溫度呈指數(shù)變化，因此可以使用其β溫度常數(shù)（β）在任何給定溫度下確定其電阻。另一方面，用串聯(lián)電阻器使用時，對分隔線/橋接網(wǎng)絡(luò)的電壓接收到的電流是線性的，如惠斯通橋型布置或電壓分隔網(wǎng)絡(luò)。然后，電阻器上的輸出電壓與溫度成比例增加。
　　電阻溫度探測器（RTD）

　　電阻溫度檢測器或RTD是另一種電阻溫度傳感器。高純度導(dǎo)電金屬等金屬，銅或鎳盤繞在線圈中，其電阻隨溫度（與熱敏電阻一樣）變化，用于制造溫度傳感器的RTD。薄膜RTD也可以訪問。這些設(shè)備中的白色陶瓷底物施加了一層薄薄的鉑糊。

　　圖5：電阻溫度檢測器
　　盡管電阻溫度探測器包含正溫系數(shù)（PTC），但由于其高線性輸出，與Thermistor相比，它們會產(chǎn)生難以置信的準(zhǔn)確溫度讀數(shù)。但是由于它們的熱敏感性極低，溫度的變化只會導(dǎo)致非常輕微的輸出變化，例如1Ω/ O。C。鉑抗性溫度計或PRT是的RTD形式。其中容易接近的是PT100傳感器，該傳感器的典型電阻值在0 O時為100Ω 。不幸的是，鉑金很昂貴，這是此類小工具的主要缺點之一。RTD是被動電阻器件，例如熱敏電阻，并且可以通過通過溫度傳感器運行穩(wěn)定電流來提供與溫度線性上升的輸出電壓。在工作溫度范圍為-200至+600 o C的情況下，典型的RTD在0 O C時的基本電阻約為100Ω ，在100 o C時上升至約140Ω。由于RTD是一種電阻設(shè)備，因此我們必須通過它通過它，同時關(guān)注導(dǎo)致的電壓。但是，隨著電流通過它們的電流的內(nèi)部熱量或I 2 r（歐姆定律），電阻導(dǎo)致電阻的任何電阻變化都會導(dǎo)致閱讀不準(zhǔn)確?；菟雇蚓W(wǎng)絡(luò)（Wheatstone Bridge Network）通常用于連接RTD來克服這一點，其中包括用于鉛補(bǔ)償和/或連接到常量電流源的額外連接電線。
　　熱電偶作為溫度傳感器
　　當(dāng)涉及溫度傳感器時，熱電偶是廣泛使用的類型。由于其尺寸很小，熱電偶對溫度變化迅速響應(yīng)，并且易于使用。這些因素使它們流行。熱電偶可以檢測到低于-200°C的溫度和2000°C以上，這是任何溫度傳感器的寬度。簡而言之，熱電偶是由兩個不同的金屬連接器組成的熱電傳感器，例如銅和康斯坦坦，它們已被壓接或焊接在一起。參考（冷）連接和測量（熱）連接保持在一致的溫度下。如這里所示，當(dāng)兩個連接處的溫度不同時，在整個結(jié)中會產(chǎn)生電壓。然后利用該電壓測量溫度傳感器。

　　熱電偶結(jié)構(gòu)

　　圖6：熱電偶結(jié)構(gòu)
　　熱電偶在一個非常基本和簡單的原理上起作用。當(dāng)兩種不同的金屬（例如銅和康斯坦坦）融合在一起時，在它們的連接處產(chǎn)生了“熱電動”效應(yīng)，從而導(dǎo)致它們僅幾毫伏（MV）之間存在恒定的電勢差。由于沿著導(dǎo)電線產(chǎn)生溫度梯度，創(chuàng)建電磁場（EMF），因此兩個連接之間的電壓差稱為“ Seebeck效應(yīng)”。然后，熱電偶的輸出電壓由溫度變化確定。當(dāng)兩個連接處處于相同的溫度時，它們之間沒有電位差。換句話說，由于V 1 = V 2 ，因此沒有電壓輸出。另一方面，當(dāng)連接連接到電路內(nèi)并且都處于不同溫度時，將檢測到與兩個連接V 1和V 2之間溫度差成比例的電壓輸出。根據(jù)所使用的兩種不同金屬的性能，該電壓差異隨溫度增加，直到達(dá)到連接點的峰值電壓水平為止?？梢允褂枚喾N材料來創(chuàng)建熱電偶，從而可以測量極高或低溫，從-200°C到超過2000°C。通過包括熱電偶顏色代碼以及各種材料和溫度的國際標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以為給定應(yīng)用選擇合適的熱電偶傳感器。以下是標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的英國顏色代碼。

　　熱電偶顏色代碼

　　表1：熱電偶顏色代碼
　　為了進(jìn)行一般溫度監(jiān)測，使用的三種熱電偶材料是鎳 - 鉻（K型），銅 - 鉻（T型）和鐵 - 奇異物（J型J）。對于溫度變化10攝氏度，熱電偶的輸出電壓僅為幾毫伏（MV），因此，通常需要某種擴(kuò)增。

　　熱電偶放大

　　圖7：熱電偶擴(kuò)增
　　由于熱電偶必須具有良好的漂移穩(wěn)定性，以避免定期重新校準(zhǔn)，因此必須仔細(xì)選擇離散放大器或操作放大器。對于大多數(shù)溫度傳感應(yīng)用，因此使用了放大器的斬波器和儀器類型。此處未介紹的其他類型的溫度傳感器包括指示器，變色墨水或染料，半導(dǎo)體接線傳感器，紅外和熱輻射傳感器以及醫(yī)療溫度計。在本課程中，有關(guān)“溫度傳感器類型”的幾個傳感器示例已用于測量溫度變化。我們將檢查測量即將到來的課程中光量的傳感器，包括光伏細(xì)胞，光電二極管，光晶體管和光依賴性電阻。
　　結(jié)論
　　溫度傳感器大致分為接觸和非接觸類型。接觸傳感器（例如恒溫器，熱敏電阻，RTD，熱電偶）需要物理接觸，而非接觸式傳感器通過輻射或?qū)α鳈z測溫度（例如紅外傳感器）。恒溫器是使用雙金屬條帶熱量彎曲，創(chuàng)建或破壞電氣連接的電力機(jī)械接觸傳感器。它們具有快速動作（快速開/關(guān)）和蠕變（逐漸響應(yīng)）類型，并且通常用于家庭加熱系統(tǒng)。熱敏電阻是由陶瓷材料制成的溫度敏感電阻。大多數(shù)是NTC（負(fù)溫度系數(shù)），含義抗性隨溫度升高而降低。它們，快速響應(yīng)，但非線性。RTD（電阻溫度檢測器）使用鉑金等金屬，并具有正溫度系數(shù)，使其高度準(zhǔn)確穩(wěn)定。它們的阻力隨溫度而變化，但會緩慢變化，需要補(bǔ)償電路才能準(zhǔn)確。使用廣泛的類型，熱電偶，由兩種形成連接處的不同金屬組成。它們根據(jù)連接之間的溫度差產(chǎn)生電壓（通過Seebeck效應(yīng)），并且它們在非常寬的溫度范圍（-200°C至2000°C以上）上起作用。