深圳传感器厂家如何选择温度传感器？

深圳传感器厂家如何选择温度传感器？

温度传感器种类繁多，广泛应用于汽车、消费电子产品和家用电器等日常产品中，每种产品都包含一个或多个温度传感器。

在所有传感器类型中，温度传感器出现最早，带动了热电偶传感器、RTD铂电阻、集成半导体温度传感器等多种传感器的发展。随着技术的进步，新型温度传感器不断涌现。

常见测温方案比较

温度传感器应用广泛，从工业过程控制温度变送器到必备的家用电子温度计，都需要温度传感器进行检测。然而，这些应用的温度测量解决方案各不相同。

根据其原理，温度测量解决方案的主要类型有：

 

1. 热电偶
2. 铂电阻 RTD
3. 热敏电阻NTC
4. CMOS 温度传感器

热电偶的温度范围最宽，从-200°C 到 2000°C，但需要外部参考点，因此使用起来相对复杂。

 

铂电阻 RTD 传感器具有高精度和宽温度范围，但价格昂贵且外围电路复杂。

NTC热敏电阻具有成本效益，但精度有限，其特点是温度系数大、输出非线性。

CMOS温度传感器也称为IC温度传感器，包括模拟和数字输出类型。与上述传感器相比，CMOS传感器具有高线性度、低系统成本、高功能集成度、简单的外围设备和数字输出支持。它们的主要缺点是温度范围有限，通常在 -40°C 到 125°C 之间。

 

一张对比图可以提供更直观的理解：

物品	数字温度传感器	NTC热敏电阻	热电阻	热电偶
温度范围	-50℃~+150℃	-100℃~+500℃	-240℃~700℃	-200℃~+1200℃
准确度等级	优秀/良好	取决于校准	出色的	好的
线性度	优秀/良好	贫穷的	出色的	好的
外围电路	不需要	必需的	必需的	必需的
拓扑结构	点对点	点对点	点对点	点对点
	点对多点
成本	中/低	低的	高的	高的

 

这些差异决定了它们不同的应用场景。热电偶和 RTD 解决方案温度范围宽且用途复杂，大多仅限于工业应用。

NTC热敏电阻由于成本低、使用方便，广泛应用于汽车水温、油温、发动机进气温度、气缸和排气温度以及空调、冰箱、电饭锅等家用电器中。它们还用于物联网应用中的环境温度测量、水温探头和电子温度计。

CMOS数字温度传感器传统上采用IC形式，采用标准SOP8引脚封装，用于硬盘和主板等电子产品的板级温度测量，主要采用I2C接口输出，但也有一些采用模拟电压输出。随着摩尔定律的发展，基于 CMOS 的数字温度传感器的性能不断提高，成本不断降低。

各类温度传感器典型产品

热电偶传感器

 

热电偶传感器由两种不同的金属组成，一端通过热电偶结连接在一起。当该结点和导线的另一端处于不同温度时，就会产生毫伏信号，指示结点处的温度。

这些金属产生一个小电压，可以通过控制系统进行测量和解释。每种金属都是绝缘的，外层涂层保持紧密结合的双线结构。

铂电阻温度传感器：贺利氏PT100/1000等

 

RTD 传感器由 0°C 时的标称电阻、电阻温度系数和公差等级指定。标称电阻是传感元件在 0°C 时的电阻。例如，在 PT100 RTD 中，0°C 时的标称电阻为 100 欧姆，材料为铂。电阻温度系数表示单位温度变化时电阻的变化量，应尽可能高。

 

对于铂金，该系数为 0.00392，这意味着温度每变化 1°C，电阻就会变化 0.00392 欧姆。公差等级表示 RTD 在标称温度 0°C 下的精度。

IEC 751 定义铂 RTD 在 0°C 时的精度为 ±0.3°C。RTD 元件由铂、铜或镍制成。镍铁合金的导热率与镍相似，但电阻率是镍的两倍，也可用作传感元件。

NTC热敏电阻

NTC 热敏电阻或负温度系数热敏电阻是由单一高纯度材料制成的高性能陶瓷，具有接近理论的密度结构。

它们的特点是体积小，电阻和温度特性波动最小，对各种温度变化响应迅速，测量灵敏度高、精度高。

 

CMOS 温度传感器

CMOS温度传感器利用CMOS晶体管的温度特性进行温度测量。在这些晶体管中，阈值电压与温度成反比。

 

利用这一特性，可以通过测量阈值电压来确定温度。具体来说，CMOS温度传感器包括一系列尺寸相同且类型匹配的CMOS晶体管。

对这些晶体管施加不同的电流会在每个晶体管的阈值电压和温度之间建立线性关系。通过测量这些电压，可以获得近似的温度。

ST推出最新的TMOS传感器STHS34PF80。TMOS 传感器基于 CMOS 技术，其工作原理是任何高于绝对零度 (-273.15°C) 的物体都会因分子和原子运动而发射红外辐射。这种辐射的强度和波长与物体的表面温度密切相关。

TMOS 传感器测量 FOV 范围内的辐射能量和波长，以确定物体的存在和运动状态。它们可以测量绝对温度，检测5-20um红外辐射，广泛应用于智能家居、楼宇、节能照明控制、工业温度监控、物联网等领域。

 

MEMS 温度传感器 IC

该传感器采用全新设计的 ASIC 芯片、改进的 MEMS 电容式湿度传感元件和标准片上温度传感元件，显着增强了性能和可靠性，超越了上一代产品。

新一代温湿度传感器响应速度快，抗干扰能力更强，在恶劣环境下也能保持稳定的性能。这些传感器广泛应用于暖通空调、除湿机、测试和测量设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录仪、气象站、家用电器、湿度控制、医疗以及其他相关湿度检测和控制领域。

如何选择温度传感器？

温度是工业生产中必须控制的重要参数，直接影响产品质量、设备安全和人身安全。

 

选择温度检测仪器不应盲目追求高精度、大范围、高自动化。相反，应该是综合考虑，考虑到工业生产中的具体过程、被测介质的实际情况以及经济因素。

遵循的原则是测量仪表测量温度的上下限应超过介质温度的波动范围。测量精度应满足生产过程的技术要求。

使用方法应满足测量人员的观测需要，便于日常维护和修理，并在此基础上尽可能选择经济的仪器。

1、按用途选择

仅对于本地显示，选项可包括液体玻璃温度计、双金属温度计和压力温度计。如果设备需要测量温度并在测量温度接近极限时发出警报，请选择带有附加警报装置的液体玻璃、双金属或压力温度计。如果需要远程显示，请考虑使用热敏电阻、热电偶或温度变送器。

 

2. 按测量范围选择

被测介质的温度是选择合适检测仪器的重要依据。对于正常温度测量，选项可包括热电偶温度计、热敏电阻温度计、压力表和双金属温度计。

有机液体玻璃温度计的特点是指示液呈红色，有利于读数，但不能带电触点。因此，在测量100℃以下温度的介质且无需发送信号时，可优先考虑有机液体玻璃温度计。

双金属温度计的主要优点是刻度清晰、抗震和无汞。因此，当被测介质温度在300℃以下时，最好选择双金属温度计。

当介质稳定温度低于150℃时，可选用铜热敏电阻。当介质温度为300℃～600℃时，可选用镍铬铜热电偶。

 

但由于铜合金丝容易氧化，测量超过500℃的蒸汽温度时最好采用镍铬镍硅热电偶。

当介质温度为600℃～1000℃时，可选用镍铬镍硅热电偶。当介质温度为1000℃～1300℃时，应选用铂铑铂热电偶。

对于极高温度，可选用辐射高温计或红外高温计。

3、按所需测量精度选择

如果需要很高的测量精度，可以选择铂热敏电阻、铂铑铂热电偶或铂铑铂铑热电偶。如果要求的测量精度不是很高，可选用铜热敏电阻和镍铬镍硅热电偶。

 

4、按被测介质化学特性选择

大多数热电偶在氧化性或中性介质中非常稳定，但不适合在还原性介质中长期工作。同样，铂热敏电阻不应在还原介质中长期使用。

铜热敏电阻在温度达到100℃时容易氧化。热敏电阻也非常容易受到氧化降解的影响。

因此，为了防止此类情况的发生，安装保护套是必要的。应根据介质的化学性质选择合适的保护套材料。

例如，对于热电偶：温度低于600℃时，套管可采用中碳钢、铜或铅。对于1000℃以下的温度，常选用奥氏体不锈钢（耐热、耐腐蚀）。

 

此外，必须重视二次仪表、热电偶补偿线和自由端温度补偿器的协调使用。安装应保证检测的准确性并有利于仪器的维修和校准，避免温度测量滞后。