主流中的传感器应该如何来选择

16世纪末，伽利略制造了一个显示温度变化的装置，利用容器内空气收缩原理，观察水柱的高度来判断温度的变化。而我们目前所知道的温度计是由三托里奥在1612年发明的，但当时他也只是做出了一个雏形。

发展至今，作为工业、物联网、医疗等行业最常见的传感器，温度传感器发展至今可谓是百花齐放。按照作用方式来分的话，分为接触式和非接触式温度传感器。接触式温度传感器包括双金属温度计、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;非接触式的基本是根据黑体辐射的基本定理，而这类传感器只有对黑体所测的温度才是真实温度，对于非黑体需要进行材料表面发射率的修正，不过材料表面发射率的测试精度很难保证，因为其发射率受温度、波长、表面状态、涂层等因素有关。

不过，现在主流的温度传感器分为四种，即RTD、热敏电阻、热电偶以及具有数字和模拟接口的集成电路传感器。

RTD

RTD温度传感器主要是金属制成，通过温度变化影响自身电阻值来测量温度。虽然常用金属有铜、镍和镍合金，但是铂凭借良好的线性、重复性和稳定性稳固了温度参考传递国际标准的地位。RTD的电阻是随着温度的上升而增大，但是也并非是很严格线性，根据下图我们可以看到，会产生轻微偏差，一般情况下可以对电阻值进行数字化处理，查找校正因子。

还是以铂为例，在性能方面，铂RTD除了具有上述所说的线性、重复性和稳定性的优点，-200~+650℃的测温范围，0.1~1.0℃的测温精度上也是比较优良的性能。

不过，RTD的缺点也是比较明显，由于需要恒定电压/电流，所以通电过程中产生的功率会影响其所测温度，影响准确度（需进一步纠正）。另外，在RTD模拟信号输出时，放大器和ADC组件的自身误差也需要计算在内。

热敏电阻

类似于RTD，热敏电阻也是电阻式传感器。它的分类主要是按照温度系数划定，分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。PTC主要材料为掺杂的BaTiO3半导体陶瓷，而NTC主要材料是过渡金属氧化物半导体陶瓷。

以NTC为例，虽然不是线性变化，但是它的线性度是指数函数，电阻值随着温度的升高而降低。由于其本身材料因素，所以它的整体价格相对于铂RTD来说比较经济，同时，材料选用也是相对灵活，能够加工成各式各样的形状以及小型化处理。另外，由于其电阻随温度变化极为灵敏，它的测量精度与铂RTD不相上下，为0.05~1.5℃。

同样的，由于通电过程中，产生的自热和ADC等因素会对测量结果造成影响，所以NTC的测量结果也需要进行纠正。它的适用温度范围相对来说也比较苛刻，一般在0-150℃左右。需要指出的是，由于NTC元件容易老化，稳定性也一般。

热电偶

热电偶传感器是属于非常常见的接触式传感器，通过两种不同的导体材料两端接合形成回路。当结合点两端的温度不同，回路就会产生电动势，也称为热电势，根据热电势的大小，在连接的表盘上显示温度。

由于使用材料的灵活性，热电偶传感器的测温范围很广，工作温度最高可以达到2000℃以上，且属于耐用器件，可用于危险恶劣的环境下。同时它的感应接合点是直接暴露的，所以它对温度变化的响应较快。其实我们从原理上就可以看出来，热电偶传感器不需要外接电源，所以它不容易产生自发热。

显然，热电偶传感器在准确度以及稳定性上会稍逊一筹，它的测温精度在0.5-5.0℃，而由于暴露，抗腐蚀性较弱，所以稳定性不如RTD和热敏电阻。

IC类传感器

IC类温度传感器属于集成式的传感器，目前分为模拟输出传感器、数字输出传感器、远程温度传感器以及温度开关类的具有温控器功能的传感器。不过，从主流分类来看，模拟集成温度传感器和模拟集成数字传感器使用较多。这两款传感器都属于内置ADC，将温度传感器集成在芯片上进行测量、计算、输出等动作。IC类温度传感器的优点在于功耗较低，体积小，集成度高，生产测试过程中已经做过校准，所以出厂后无需再次校准。

缺点在于，它的测试温度范围仅为-70~+150℃，测温精度与热电偶传感器差不多，为0.5-5.0℃。

在物联网成为风口、传感器需求加速增长的时代下，温度传感器无疑将会成为最重要的器件之一，如何选择合适的温度传感器，需要从温度范围、精度、成本等多个角度考量。

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