一文看懂温度传感器的种类及优缺点

温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。　

接触式温度传感器

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。

一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差。

常用的接触式温度传感器有双金属温度计、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。

非接触式温度传感器　

非接触式温度传感器与被测对象互不接触，可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。　

最常用的非接触式温度传感器的工作原理是基于黑体辐射基本定律的辐射测温法。

辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。

其中红外测温传感器是特别常见的一种。红外传感器接收到物体发出的能量后，通过其光学系统，可将红外能量转换成电信号，然后将其转换为温度值。

生活中常见四大温度传感器

温度传感器是最常用的传感器之一，所有类型的设备都使用温度传感器，包括计算机，汽车，厨房用具，空调和家用恒温器。

最常见的温度传感器主要分四种，包括热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器，其中IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

4类常见温度传感器特性，来源：Digi-Key

在工业设施内，90％以上甚至更多的温度监测都由热电阻（RTD）和热电偶（T/C）完成。

热电偶：测温范围广，便宜　

热电偶由两条不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起，组成回路。这个末端连接点被称为Hot Junction（热端），而金属线连接的另一端叫冷端。　

当我们对热端加热时，因为两条金属线材料不一样（导热性不一样），所以冷端的温度与热端的温度是不一样的。当热端和冷端之间存在温差时，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两端点的温度有关（热电效应）。把冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。

热电偶是最简单和最通用的温度传感器，主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，尤其最便宜。　

常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

但缺点是精度不够高，所以并不适合高精度的应用。

热敏电阻：体积小，响应快

热敏电阻是一种温度传感器件，由半导体制成，其电阻随温度而变化，其电阻值也发生变化,对于不同金属来说，温度每变化一度，电阻值变化是不同的，而电阻值又可以直接作为输出信号。　

热敏电阻因为采用的是半导体，所以大多是负温度系统，即阻值随温度增加而降低，而温度小的变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。　

但热敏电阻线性度极差，表现出高度非线性电阻-温度曲线。而这与与生产工艺有很大关系，所以制造商是给不出标准化的热敏电阻曲线的。　

热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应快，对自热误差极为敏感，精度较高，但需要使用电流源，测温范围较小，价格较贵。

RTD（电阻温度探测器）：最精确、最稳定

RTD与热敏电阻类似，都是电阻随温度而变化，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。不同的是，热敏电阻由半导体材料制成,而RTD则由金属制成。　

RTD通常由铂制成，所以RTD也叫铂电阻，也有部分是由镍或铜制成的。RTD可以采用许多不同的形状，例如绕线，薄膜等。

RTD是最精确和最稳定的温度传感器，它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD是最贵的温度传感器。因此RTD最适合对精度有严格要求，而速度和价格不太关键的应用领域。

IC型温度传感器：可直接读数

IC型温度传感器（温度集成电路）是一种数字温度传感器，它有非常线性的电压 ∕ 电流—温度关系。有些IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出形式。

电流传感器(左)和电压传感器(右)　

温度IC提供产生正比于温度的易读读数方法，也很便宜，但缺点是会受到配置和速度限制，测温范围非常有限，存在自热、不坚固和需要外电源的问题。

因为温度IC需要有外电源，所以通常是嵌入在电路中而不用于探测。

审核编辑：汤梓红