温度传感器归类
按检测方式可分成接触式和非接触式两个大类。
1、接触式
接触式温度传感器的检测部位与被测目标有较好的接触,又被称为温度计。
温度计根据传导或对流达到热平衡,进而使温度计的示值能直接表达被测目标的温度。
通常测量精度较高。在相应的测温范围内,温度计也可检测物件内部的温度分布。但针对运动体、小目标或热容量很小的目标则会产生较大的测量误差,常见的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们普遍使用于工业、农业、商业等部门。在平常生活中现代人也经常用到这类温度计。
2、非接触式
它的敏感元件与被测目标互不接触,又被称为非接触式测温仪表。这类仪表可以用来检测运动物件、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)目标的表面温度,也可用作测量温度场的温度分布。
最常见的非接触式测温仪表根据黑体辐射的基本定律,称之为辐射测温仪表。各种辐射测温方式只能测量出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物件)所测温度才算是真实温度。如欲测定物件的真实温度,则务必进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不但取决于温度和波长,同时还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因而难以精确测量。
非接触式温度传感器的优势是检测最大值不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。
按照传感器材料及电子元件特性分成热电阻和热电偶两类。
1、热电阻
热敏电阻是用半导体材料,大多为负温度系数,即阻值随温度增加而降低。
温度变化会导致大的阻值改变,因而它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差,同时与生产工艺有很大关系。
热敏电阻也有其本身的检测技巧。热敏电阻体积小是优势,它能迅速稳定,不会导致热负载。但是也因而很不结实,大电流会导致自热。由于热敏电阻是一种电阻性器件,任何电流源都会在其上因功率而导致发热。功率等于电流平方与电阻的积。因而要用到小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中,将导致永久性的损坏。
2、热电偶
热电偶是温度测量中最常见的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境,同时结实、价低,无需供电,也是最便宜的。电偶是最简单和最通用的温度传感器,但热电偶并不适合高精度的的检测和应用。
按照温度传感器输出信号的模式,可大致划分为三大类:数字式温度传感器、逻辑输出温度传感器、模拟式温度传感器。
1、数字式温度传感器
它采用硅工艺生产的数字式温度传感器,其采用PTAT结构,这类半导体结构具有精确的,与温度有关的较好输出特性。
2、逻辑输出温度传感器
在很多应用中,大家并不一定严苛测量温度值,只关注温度是不是超过了一个设定范围,一旦温度超过所要求的范围,则发出报警信号,启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备,这时可采用逻辑输出式温度传感器
3、模拟式温度传感器
模拟温度传感器,如热电偶、热敏电阻和RTDS对温度的监控,在一些温度范围内线性不好,需要进行冷端补偿或引线补偿;热惯性大,响应时间慢。集成模拟温度传感器与之相比,具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等优势,同时它还将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上,有实际尺寸小、使用方便等优势。常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103电压输出型、AD590电流输出型。