溫度傳感器的四種類型及原理，傳感器也慢慢的在發展與完善，它具有一定的轉換能量的作用，在各行各業我們其實都能看到傳感器的身影，那麼下面爲大家分享溫度傳感器的四種類型及原理。
1、接觸式溫度傳感器
接觸式溫度傳感器的檢測元件與被測對象之間可以良好的接觸。它通過傳導或者對流使之達到熱平衡狀態,從而使溫度計的顯示數值能直接表示被測對象的溫度。
2、非接觸式溫度傳感器
非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸,這種傳感器一般用於測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速的對象的表面溫度,也可用於測量溫度場的溫度分佈。
3、熱電阻溫度傳感器
熱電阻溫度傳感器是利用導體或者半導體的電阻值隨其溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器。對於不同導體(半導體)來說,溫度每變化一度,電阻值變化是不同的,而電阻值又可以直接作爲輸出信號。
4、熱電偶傳感器
熱電偶是由兩種不同成份的導體接合而成的迴路,當接合點的溫度不同時,在迴路中就會產生熱電動勢,這種現象叫做熱電效應,這種電動勢叫熱電勢。其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做測量端,另一端叫做補償端;
補償端與顯示儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電動勢。不同材質製作出的熱電偶使用於不同的溫度範圍,它們的靈敏度也不相同。製作熱電偶的金屬材料必須具有很好的延展性,所以熱電偶測溫元件具有極快的響應速度,可以測量溫度快速變化的過程
1、熱電偶的工作原理
當有兩種不同的導體和半導體 A 和 B 組成一個迴路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度爲 T，稱爲工作端或熱端，另一端溫度爲 TO，稱爲 自由端(也稱參考端)或冷端，則迴路中就有電流產生，如圖 2-1(a)所示，即迴路中存在的電動勢稱爲熱電動勢。這種由於溫度不同而產生電動勢的現象稱爲塞 貝克效應。
與塞貝克有關的效應有兩個：其一，當有電流流過兩個不同導體的連 接處時，此處便吸收或放出熱量(取決於電流的方向)，稱爲珀爾帖效應；其二， 當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量(取決於電流相對於 溫度梯度的方向)，稱爲湯姆遜效應。
兩種不同導體或半導體的組合稱爲熱電偶。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體或半導體在接觸處產生的電勢，此電勢與兩種導體或半導體的性質 及在接觸點的溫度有關。
溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產生 的電勢，此電勢只與導體或半導體的性質和兩端的溫度有關，而與導體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分佈無關。無論接觸電勢或溫差電勢都是由於集 中於接觸處端點的電子數不同而產生的電勢，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。
當迴路斷開時，在斷開處 a，b 之間便有一電動勢差△V，其極性和大小與迴路中的熱電勢一致，如圖 2-1(b)所示。並規定在冷端，當電流由 A 流向 B 時，稱 A 爲正極，B 爲負極。實驗表明，當△V 很小時，△V 與△T 成正比關係。定義△V 對△T 的微分熱電勢爲熱電勢率，又稱塞貝克係數。塞貝克係數的符號和大小取決於組成熱電偶的兩種導體的熱電特性和結點的溫度差。
目前，國際電工委員會（IEC）推薦了 8 種類型的熱電偶作爲標準化熱電偶，即爲 T 型、E 型、J 型、K 型、N 型、B 型、R 型和 S 型。
2、熱電阻的工作原理
導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，利用此原理構成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用於-200—500℃溫度範圍內的溫度測量。
純金屬是熱電阻的主要製造材料，熱電阻的材料應具有以下特性：①電阻溫度係數要大而且穩定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關係。②電阻率高，熱容量小，反應速度快。③材料的復現性和工藝性好，價格低。④在測溫範圍內化學物理特性穩定。目前，在工業中應用最廣的鉑和銅，並已製作成標準測溫熱電阻。
3、紅外溫度傳感器
在自然界中,當物體的溫度高於絕對零度時，由於它內部熱運動的存在,就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位於 0、75～100μm 的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理製作而成的。
SMTIR9901/02 是荷蘭 Smartec Company 生產的一款現在市場上應用比較廣的紅外傳感器，它是基於熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上，底層上的高溫接點和低溫接點通過一層極薄的薄膜隔離它們的熱量，高溫接點上面的黑色吸收層將入射的放射線轉化爲熱能，由熱電效應可知，輸出電壓與放射線是成比例的， 通常熱電堆是使用 BiSb 和 NiCr 作爲熱電偶。此外，
SMT9902sil 內部嵌入以 Ni1000 溫度傳感器和一小視角的硅濾片，使得測量溫度更加的準確。因爲紅外輻射特性與溫度相關，可以使用不同的濾鏡來測量不同的溫度範圍。成熟的半導體工藝是產品小型化，低成本化。爲了滿足某些應用，紅外傳感器開口視角可以設計成小至 7°。
4、模擬溫度傳感器
常見的模擬溫度傳感器有 LM3911、LM335、LM45、AD22103 電壓輸出型、AD590 電流輸出型。
AD590 是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓範圍爲 3~30V， 輸出電流 223μA（-50℃）~423μA（+150℃），靈敏度爲 1μA/℃。當在電路中串接採樣電阻 R 時，R 兩端的電壓可作爲輸出電壓。
注意 R 的阻值不能取得太大， 以保證AD590 兩端電壓不低於 3V。AD590 輸出電流信號傳輸距離可達到 1km 以上。作爲一種高阻電流源，最高可達 20MΩ，所以它不必考慮選擇開關或 CMOS 多路轉換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用於多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。
5、邏輯輸出型溫度傳感器
設定一個溫度範圍，一旦溫度超出所規定的範圍，則發出報警信號，啓動或關閉風扇、空調、加熱器或其它控制設備，此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510 是其典型代表。
LM56 是 NS 公司生產的高精度低壓溫度開關，內置 1、25V 參考電壓輸出端。最大隻能帶 50μA 的負載。電源電壓從 2、7~10V，工作電流最大 230μA，內置傳感器的靈敏度爲 6、2mV/℃，傳感器輸出電壓爲 6、2mV/℃×T+395mV。
6、數字式溫度傳感器
它採用硅工藝生產的數字式溫度傳感器，其採用 PTAT 結構，這種半導體結構具有精確的，與溫度相關的良好輸出特性。PTAT 的輸出通過佔空比比較器調製成數字信號，佔空比與溫度的關係如下式：DC=0、32+0、0047*t，t 爲攝氏度。
輸出數字信號故與微處理器 MCU 兼容，通過處理器的高頻採樣可算出輸出電壓方波信號的佔空比，即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝，分辨率優於 0、005K。測量溫度範圍-45 到 130℃，故廣泛被用於高精度場合。
一、溫度傳感器有哪幾種
溫度傳感器是指能感受溫度並轉換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。
（一）按測量方式可分爲接觸式和非接觸式兩大類。
1、接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。
溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫範圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分佈。但對於運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差。
常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等，廣泛應用於工業、農業、商業等部門。
2、非接觸式
它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用於測量溫度場的溫度分佈。
最常用的非接觸式測溫儀表基於黑體輻射的基本定律，稱爲輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法、輻射法和比色法。
非接觸測溫優點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對於1800℃以上的高溫，主要採用非接觸測溫方法。隨着紅外技術的發展，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已採用，且分辨率很高。
（二）按照傳感器材料及電子元件特性分爲熱電阻和熱電偶兩類。
1、熱電阻
熱敏電阻是用半導體材料，大多爲負溫度係數，即阻值隨溫度增加而降低。
溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，並且與生產工藝有很大關係。
熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優點，它能很快穩定，不會造成熱負載。不過也因此很不結實，大電流會造成自熱。由於熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發熱。功率等於電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導致永久性的損壞。
2、熱電偶
熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度範圍和適應各種大氣環境，而且結實、價低，無需供電，也是最便宜的。電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱電偶並不適合高精度的的測量和應用。
二、各種溫度傳感器工作原理
1、熱電偶傳感器工作原理
當有兩種不同的導體和半導體A和B組成一個迴路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度爲T，稱爲工作端或熱端，另一端溫度爲TO，稱爲自由端或冷端，則迴路中就有電流產生，即迴路中存在的電動勢稱爲熱電動勢。這種由於溫度不同而產生電動勢的現象稱爲塞貝克效應。
與塞貝克有關的效應有兩個，其一，當有電流流過兩個不同導體的連接處時，此處便吸收或放出熱量(取決於電流的方向)。稱爲珀爾帖效應。其二，當有電流流過存在溫度梯度的導體時。導體吸收或放出熱量(取決於電流相對於溫度梯度的方向)，稱爲湯姆遜效應，兩種不同導體或半導體的組合稱爲熱電偶。
2、電阻傳感器工作原理
導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，利用此原理構成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用於-200—500℃溫度範圍內的溫度測量。純金屬是熱電阻的主要製造材料，熱電阻的材料應具有以下特性：
(1)、電阻溫度係數要大而且穩定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關係。
(2)、電阻率高，熱容量小，反應速度快。
(3)、材料的復現性和工藝性好，價格低。
(4)、在測溫範圍內化學物理特性穩定。
目前，在工業中應用最廣的鉑和銅，並已製作成標準測溫熱電阻。
3、紅外溫度傳感器原理
在自然界中，當物體的溫度高於絕對零度時，由於它內部熱運動的存在，就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位於0、75～100μm的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理製作而成的。
