温度测量【温度传感器类型】

温度传感器主要有RTD、热电偶、热敏电阻器、IC传感器这四种

原文地址引用 http://www.mr-wu.cn/rtd-thermocouple-rtc-thermistor-ic-sensor-compare/

RTD

当 一边测量RTD的电阻一边改变它的温度时，响应几乎是线性的，表现得像一个电阻器。如图1所示，该RTD的电阻曲线并不是彻底呈线性，而是有几度的误差（示 出了一条用做参考的直线）—— 但倒是高度可预测并可复验的。为了对这种轻微的非线性进行补偿，大多数设计人员都会对测得的电阻值进行数字化处理，并使用微控制器内的查找表以便应用校订 因子。这种宽温度范围（大约-250℃至+750℃）内的可复验性和稳定性使RTD在高精度应用（包括在管道和大容器内测量液体或气体的温度）中极为有用。

用 来处理RTD模拟信号的电路的复杂度基本上根据应用而变化。放大器和模数转换器（ADC）等组件（这些组件会产生它们本身的偏差）是不可或缺的。只有当测 量必要时才给传感器供电 —— 经过该方法您也可实现低功耗运行，但这会使该电路复杂得多。并且，使传感器通电所需的功率还会提升其内部的温度，从而影响测量准确度。仅仅几毫安的电流， 这种自加热效应就会产生温度偏差（这些偏差是可纠正的，但须要进一步的斟酌考量）。另外，请谨记：线绕式铂RTD或薄膜RTD的成本可能至关高，尤为当与 IC传感器的成本进行比较时。

热敏电阻器

热敏电阻器是另外一种类型的电阻式传 感器。有多种多样可用的热敏电阻器，从物美价廉的产品到高精度产品，不一而足。低成本、低精度的热敏电阻器可执行简单的测量或阈值检测功能 —— 这类电阻器需多个组件（如比较器、参考和分立式电阻器），但很是便宜，并具备非线性的电阻-温度属性，如图2所示。若是您须要测量宽范围的温度，您将需进 行大量的线性化处理工做。对几个温度点进行校准多是必要的。为实现更高的精度，可用更昂贵且公差更紧的热敏电阻阵列来帮助解决这种非线性难题，但这种阵列一般比单个热敏电阻器灵敏度低。

由于多跳变点系统增长了复杂度和成本，因此低成本热敏电阻器通常仅用于具备最少功能要求的应用，包括烤面包器、咖啡机、电冰箱和吹风机。此外，热敏电阻器还 会遭受自加热问题的困扰（一般在较高温度下，此时它们的电阻较低）。和RTD的状况同样，还没有发现不能在低电源电压下使用热敏电阻器的根本缘由 —— 但请记住，满量程输出越低，它根据模数转换器（ADC）特性直接转化成的系统灵敏度越低。小功率应用还须要提升电路复杂度，以便能对噪声引发的偏差很是敏 感。热敏电阻器可在-100°C至+500°C的温度范围内运行，虽然大多数热敏电阻器的额定最高工做温度范围是+100°C至+150°C。

热电偶

热电偶包括由不一样材料制成的两根电线的接点。例如，J型热电偶是由铁和康铜制成的。如图3所示，接点1位于待测量的温度处，而接点2和接点3则被置于用LM35模拟温度传感器测定的不一样温度处。输出电压与这两个温度值的差大体成比例。

由于热电偶的灵敏度至关低（在每摄氏度几十微伏的量级上），因此您将须要低偏移放大器来产生可用的输出电压。在热电偶的工做范围内，温度至电压传递函数中的 非线性每每须要补偿电路或查找表，正如RTD和热电偶同样。然而，尽管有这些缺点，热电偶仍很是流行，尤为适用于烤箱、水加热器、窑炉、测试设备和其它工 业处理 —— 缘由是热电偶的热质量很低且工做温度范围（工做温度可扩展至2300℃以上）很宽泛。

IC传感器

IC 传感器可在-55°C至+150°C的温度范围内工做 —— 精选的几种IC传感器工做温度可高达+200°C。有各类类型的集成式IC传感器，不过四种最多见的集成式IC传感器当属模拟输出器件、数字接口器件、远 程温度传感器以及那些具备温控器功能的集成式IC传感器（温度开关）。模拟输出器件（通常是电压输出，但有些也具备电流输出）在其须要ADC来对输出信号 进行数字化处理时最像无源解决方案。数字接口器件最常使用两线接口（I2C或PMBus），并具备内置的ADC。

除了也包括一个局部温度传感器外，远程温度传感器还具备一路或多路输入以便监测远程二极管温度 —— 它们最常被置于高度集成的数字IC（例如，处理器或现场可编程门阵列【FPGA】）中。当达到温度阈值时，温控器可提供简单的警报。

使 用IC传感器有许多好处，包括：功耗低；可提供小型封装产品（有些尺寸小到0.8mm×0.8mm）；还可在某些应用中实现低器件成本。此外，因为IC传 感器在生产测试过程当中都通过校准，所以没有必要进一步校准。它们一般用于健身跟踪应用、可佩戴式产品、计算系统、数据记录器和汽车应用。

经验丰富的电路板设计人员将根据最终产品要求来使用最合适的解决方案。表1展现了每种温度传感器的相对优点/劣势。