溫度傳感器是檢測溫度的器件，其種類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，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(dòng)勢稱為熱電動(dòng)勢。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(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），稱為珀?duì)柼?yīng)；其二，當(dāng)有電流流過存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體吸收或放出熱量（取決于電流相對于溫度梯度的方向），稱為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)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(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢，此電勢與兩種導(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，此電勢只與導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)，而與導(dǎo)體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關(guān)。無論接觸電勢或溫差電勢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，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。當(dāng)回路斷開時(shí)，在斷開處a，b之間便有一電動(dòng)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(dāng)電流由a流向b時(shí)，稱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△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(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
目前，國際電工委員會(huì)（iec）推薦了8種類型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(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：
①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。
②電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快。
③材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價(jià)格低。
④在測溫范圍內(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(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)