如何选择合适的高精度温度传感器？

一个智能系统运作的基础就是数据，而想要获取精确、可靠的数据，传感器自然是不可或缺的组成部分。在品类繁多的传感器中，温度传感器应该算是历史最悠久、应用最广泛的产品之一。

随着物联网应用的兴起，温度感测的需求也保持着持续而稳定的增长，根据TE Connectivity（TE）提供的数据，2016年温度传感器市场规模为53.3亿美元，预计到2022年将增长到69.9亿美元，年复合增长4.8%。

温度传感器的类型和选型

温度传感器的应用版图也在不断扩张，从对成本和小型化敏感的消费级市场，到工业、汽车等对可靠性和精度有更高要求的领域，温度传感器面对着不同的应用场景。这也就意味着，我们需要为不同的应用选择不同类型的温度传感器。

实际上，经过多年的技术演进，温度传感器已经发展出不同的产品类型，根据其技术和工作原理可分为以下几种：

1

NTC热敏电阻

这是一种使用热敏材料制造，随温度上升电阻值下降的元器件，它对于温度变化很敏感，且不会引起热负荷，测量范围可达300℃，是一种高精度、低成本、轻量级、易量产的温度测量解决元件，在医疗设备、家用电器、电动汽车电池温度测量等领域都有广泛的应用。NTC热敏电阻的弱点在于容易受到潮湿环境的影响，随着元件老化阻值会发生飘移。

2

热电偶

热电偶传感器是将两条不同的金属线连接在一个端点上而制成的，当其暴露于热源中时，电路中会产生电位差，人们就可以利用这个电位差来计算对应的温度。与NTC热敏电阻类似，热电偶传感器也具有重量轻、成本低的优势，更重要的是其测量温度宽（可达1800℃），因此在一些高温和恶劣环境下十分适用。热电偶传感器的弱项在于输出的信号较弱，且通常需要冷端补偿等手段确保测量精度，应用难度相对高一些。

3

RTD传感器

RTD的意思是“电阻温度探测器”，它是利用一些材料的电阻和温度之间具有稳定线性关系，通过测量该材料的电阻来测算温度。在RTD传感器中，铂（Pt）被认为是制造稳定可靠温度传感器的最佳材料，它的电阻在不同温度下是完全线性的，精确度高，工作温度范围很宽，通常可以在-200℃至+1000°C温度区间工作，在恶劣环境中（比如航天应用）性能表现也非常稳定。要说RTD传感器的不足，就是对于温度变化不够“敏感”，所以在相应的测量电路设计上需要多下功夫。

4

红外热电堆

和上述几种温度传感器不同，红外热电堆是一种“非接触式”温度传感器，也就是说它和热源之间隔着一段距离就可以感测到测量对象的温度。我们所熟悉的测量体温的额温枪采用的就是这种传感器，实际上在家用电器、工业设备、火灾和高温报警器等很多应用中都可见其身影，它还作为探测人体运动的占位传感器在很多物联网应用中被采用。不过由于其在应用中要考虑光学路径界面的设计，涉及的工程技能要更复杂些。

5

数字温度传感器

数字温度传感器是近年来发展较快的一个产品门类，它通过相应的电路将温度物理量转换成数字信号，这些数字信号可以通过计算机、PLC、智能仪表等数据采集装置直接读取，因此它通常用于恒温器，以及作为一些电子产品的板装传感器。其测量精度高，成本也较低，但是测量温度范围有些局限，通常最高为150℃。

了解了上面这些温度传感器的特性，我们在为产品和应用选择合适的温度传感器时，就可以对号入座，找到最合适的物料了。

表1：各种温度传感器特性比较（资料来源：TE）

PTF系列铂金温度传感器

为了适应广泛的温度测量场景的需求，传感器厂商也在不断优化自身的产品，一方面扩大产品线的广度，提供丰富的产品组合；另一方面也在力求将某些特定产品的性能做到极致，在产品优化的“深度”上下功夫。

今天我们就为大家介绍一款TE针对高温、高精度、高可靠应用而打造的温度传感器产品——PTF系列铂金温度传感器。

从名称中我们就可以知道，PTF系列铂金温度传感器属于RTD传感器。从上文不同温度传感器的比较中我们可以得知，虽然在测量范围上RTD传感器和热电偶都擅长高温测量，且热电偶的成本较低，温度范围更宽，但是在测量精度上RTD传感器更胜一筹，可以达到±0.05°C至±0.1℃（热电偶精度通常更低，且更容易漂移）。因此在高温、高精度测量中铂金温度传感器肯定是不二之选。

图3：PTF系列铂金温度传感器温度特性（图源：TE）

另外，“PTF”是“铂金薄膜”的意思，考虑到铂完美的线性阻值/温度特性以及极高的稳定性，这样的材料和工艺技术使得PTF系列铂金温度传感器具有速度快、可靠性高、时间常数低（即老化时间对元件性能影响小）、耐恶劣环境的特性，各项性能均符合DIN EN 60751标准。具体来讲，其特性优势包括：

测量精度高：±0.1K到±0.6K（在0℃时）

稳定性强：坚固的结构，可最大限度地减少现场故障；在极端环境中也能实现精确、稳定的测量。

响应时间快：低热性能带来快速响应时间。

温度范围宽：-200℃至+600°C，在高温下稳定性高，且在寿命内漂移较低。

紧凑型设计：元件外形小、重量轻。

图4：PTF系列铂金温度传感器容差特性（图源：TE）

目前PTF系列铂金温度传感器提供四个型号的产品，它们具有不同的外形尺寸和特性，对于新应用，通常推荐使用PTFC型，因为它成本较低，具有适合各种增值探头和组件的外壳。在对响应时间和空间较为敏感的应用中，可以选择外形较小的产品；而在需要大功率的设计中，则应该选择外形较大的产品。

表2：PTF系列铂金温度传感器不同型号产品比较（资料来源：TE）

上述这些特性，使得PTF系列铂金温度传感器可以覆盖白色家电、工业应用、汽车电池温度测量、医疗患者监护设备等高精度、高可靠应用，且具有很强的竞争力。

虽然在众多电子元器件中，温度传感器产品迭代的速度不是很快，但是在产品的设计和制造中仍然十分考验厂商的技术实力和对目标市场的理解力，PTF系列铂金温度传感器就是在这样的能力基础上打磨出来的一款产品。想要了解更多该系列产品的技术细节，以及相关的设计资源，访问下面贸泽电子网站中的产品专页——

原文标题：高精度、高可靠的温度传感器如何选？我们用TE产品举个栗子~

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责任编辑：haq