溫度傳感器原理及應用視頻，溫度傳感器按測量方式可分爲非接觸式和接觸式兩種，是指能感受到一定的溫度，然後轉換成可輸出信號的一種傳感器。以下分享溫度傳感器原理及應用視頻。
說到溫度傳感器大多數尤其是一些大型安全設備的研發測試人員對此都不陌生，而數字式溫度傳感器顧名思義就是通過儀器上的溫、溼度敏感元件和對應電路將被測試的溫度物理量轉換數據採集裝置例如計算機、plc、智能儀表等可以輕鬆識別的傳感器，今天就來帶大家更好的瞭解下數字式溫溼度傳感器的工作原理，以及它的應用。
溫度傳感器工作原理： 作爲傳感器無非是把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。對於轉換形式來說有兩類：有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉變成另一種，不需要外接的能源或激勵源。無源傳感器不能直接轉換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能，傳感器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。
其“對象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態可以是靜態的，也可以是動態(即過程)的。 對象特性被轉換量化後可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的，也可以是化學性質的。按照其工作原理，它將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量，然後將此電信號分離出來，送入傳感器系統加以評測或標示，這樣傳感器的工作就結束了。
溫度傳感器應用：
在科技發展日新月異的今天，電子溫度傳感器由於其對於安全保障的重要作用，已經被廣泛應用於如生物製藥、無菌室、潔淨廠房、電信、銀行、圖書館、檔案館、文物館、智能樓宇等各行各業需要溫度監測的場所和領域。而最爲廣泛的邊是計算機機房，下面就以計算機機房爲例講解電子溫度傳感器在機房中的應用
擔當信息處理與交換重任的機房是整個信息網絡工程的數據傳輸中心、數據處理中心和數據交換中心。爲保證機房設備正常運行及工作人員有一個良好的工作環境，對機房溫溼度的監測是必不可少的，合理正常的溫溼度環境是機房設備正常運行的重要保障。
隨着計算機技術的不斷髮展和計算機系統的廣泛使用，機房環境必須滿足計算機設備對溫度、溼度等技術要求。
機房的溫度和溼度作爲計算機設備正常運行的必要條件，我們必須在機房的合理位置安裝溫度傳感器，以實現對溫度、溼度進行24小時實時監測，並能在中控室的監測主機上實時顯示各個位置的溫度測量值。
溫度是實際應用中經常需要測試的參數，從鋼鐵製造到半導體生產，很多工藝都要依靠溫度來實現，溫度傳感器是應用系統與現實世界之間的'橋樑。本文對不同的溫度傳感器進行簡要概述，並介紹與電路系統之間的接口。
熱敏電阻器
用來測量溫度的傳感器種類很多，熱敏電阻器就是其中之一。許多熱敏電阻具有負溫度係數(NTC)，也就是說溫度下降時它的電阻值會升高。在所有被動式溫度傳感器中，熱敏電阻的靈敏度(即溫度每變化一度時電阻的變化)最高，但熱敏電阻的電阻/溫度曲線是非線性的。
表1是一個典型的NTC熱敏電阻器性能參數。
這些數據是對Vishay-Dale熱敏電阻進行量測得到的，但它也代表了NTC熱敏電阻的總體情況。其中電阻值以一個比率形式給出(R/R25)，該比率表示當前溫度下的阻值與25℃時的阻值之比，通常同一系列的熱敏電阻器具有類似的特性和相同電阻/溫度曲線。
以表1中的熱敏電阻系列爲例，25℃時阻值爲10KΩ的電阻，在0℃時電阻爲28、1KΩ，60℃時電阻爲4、086KΩ;與此類似，25℃時電阻爲5KΩ的熱敏電阻在0℃時電阻則爲 14、050KΩ。
圖1是熱敏電阻的溫度曲線，可以看到電阻/溫度曲線是非線性的。
雖然這裏的熱敏電阻數據以10℃爲增量，但有些熱敏電阻可以以5℃甚至1℃爲增量。如果想要知道兩點之間某一溫度下的阻值，可以用這個曲線來估計，也可以直接計算出電阻值，計算公式如下：
這裏T指開氏絕對溫度，A、B、C、D是常數，根據熱敏電阻的特性而各有不同，這些參數由熱敏電阻的製造商提供。
熱敏電阻一般有一個誤差範圍，用來規定樣品之間的一致性。根據使用的材料不同，誤差值通常在1%至10%之間。有些熱敏電阻設計成應用時可以互換，用於不能進行現場調節的場合，例如一臺儀器，用戶或現場工程師只能更換熱敏電阻而無法進行校準，這種熱敏電阻比普通的精度要高很多，也要貴得多。
圖2是利用熱敏電阻測量溫度的典型電路。電阻R1將熱敏電阻的電壓拉昇到參考電壓，一般它與ADC的參考電壓一致，因此如果ADC的參考電壓是5V，Vref也將是5V。熱敏電阻和電阻串聯產生分壓，其阻值變化使得節點處的電壓也產生變化，該電路的精度取決於熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。
自熱問題
由於熱敏電阻是一個電阻，電流流過它時會產生一定的熱量，因此電路設計人員應確保拉昇電阻足夠大，以防止熱敏電阻自熱過度，否則系統測量的是熱敏電阻發出的熱，而不是周圍環境的溫度。
熱敏電阻消耗的能量對溫度的影響用耗散常數來表示，它指將熱敏電阻溫度提高比環境溫度高1℃所需要的毫瓦數。耗散常數因熱敏電阻的封裝、管腳規格、包封材料及其它因素不同而不一樣。
系統所允許的自熱量及限流電阻大小由測量精度決定，測量精度爲±5℃的測量系統比精度爲±1℃測量系統可承受的熱敏電阻自熱要大。
應注意拉昇電阻的阻值必須進行計算，以限定整個測量溫度範圍內的自熱功耗。給定出電阻值以後，由於熱敏電阻阻值變化，耗散功率在不同溫度下也有所不同。
有時需要對熱敏電阻的輸入進行標定以便得到合適的溫度分辨率，圖3是一個將10～40℃溫度範圍擴展到ADC整個0～5V輸入區間的電路。
運算放大器輸出公式如下：
一旦熱敏電阻的輸入標定完成以後，就可以用圖表表示出實際電阻與溫度的對應情況。由於熱敏電阻是非線性的，所以需要用圖表表示，系統要知道對應每一個溫度ADC的值是多少，表的精度具體是以1℃爲增量還是以5℃爲增量要根據具體應用來定。
累積誤差
用熱敏電阻測量溫度時，在輸入電路中要選擇好傳感器及其它元件，以便和所需要的精度相匹配。有些場合需要精度爲1%的電阻，而有些可能需要精度爲0、1%的電阻。在任何情況下都應用一張表格算出所有元件的累積誤差對測量精度的影響，這些元件包括電阻、參考電壓及熱敏電阻本身。
如果要求精度高而又想少花一點錢，則需要在系統構建好後對它進行校準，由於線路板及熱敏電阻必須在現場更換，所以一般情況下不建議這樣做。在設備不能作現場更換或工程師有其它方法監控溫度的情況下，也可以讓軟件建一張溫度對應ADC變化的表格，這時需要用其它工具測量實際溫度值，軟件才能創建相對應的表格。
對於有些必須要現場更換熱敏電阻的系統，可以將要更換的元件(傳感器或整個模擬前端)在出廠前就校準好，並把校準結果保存在磁盤或其它存儲介質上，當然，元件更換後軟件必須要能夠知道使用校準後的數據。
總的來說，熱敏電阻是一種低成本溫度測量方法，而且使用也很簡單，下面我們介紹電阻溫度探測器和熱電偶溫度傳感器。
電阻溫度探測器
電阻溫度探測器(RTD)實際上是一根特殊的導線，它的電阻隨溫度變化而變化，通常RTD材料包括銅、鉑、鎳及鎳/鐵合金。RTD元件可以是一根導線，也可以是一層薄膜，採用電鍍或濺射的方法塗敷在陶瓷類材料基底上。
RTD的電阻值以0℃阻值作爲標稱值。0℃ 100Ω鉑RTD電阻在1℃時它的阻值通常爲100、39Ω，50℃時爲119、4Ω，圖4是RTD電阻/溫度曲線與熱敏電阻的電阻/溫度曲線的比較。RTD的誤差要比熱敏電阻小，對於鉑來說，誤差一般在0、01%，鎳一般爲0、5%。除誤差和電阻較小以外，RTD與熱敏電阻的接口電路基本相同。
熱電偶
熱電偶由兩種不同金屬結合而成，它受熱時會產生微小的電壓，電壓大小取決於組成熱電偶的兩種金屬材料，鐵-康銅(J型)、銅-康銅(T型)和鉻-鋁(K型)熱電偶是最常用的三種。
熱電偶產生的電壓很小，通常只有幾毫伏。K型熱電偶溫度每變化1℃時電壓變化只有大約40μV，因此測量系統要能測出4μV的電壓變化測量精度纔可以達到0、1℃。
由於兩種不同類型的金屬結合在一起會產生電位差，所以熱電偶與測量系統的連接也會產生電壓。一般把連接點放在隔熱塊上以減小這一影響，使兩個節點處以同一溫度下，從而降低誤差。有時候也會測量隔熱塊的溫度，以補償溫度的影響(圖5)。
測量熱電偶電壓要求的增益一般爲100到300，而熱電偶擷取的噪聲也會放大同樣的倍數。通常採用測量放大器來放大信號，因爲它可以除去熱電偶連線裏的共模噪聲。市場上還可以買到熱電偶信號調節器，如模擬器件公司的AD594/595，可用來簡化硬件接口。
固態熱傳感器
最簡單的半導體溫度傳感器就是一個PN結，例如二極管或晶體管基極-發射極之間的PN結。如果一個恆定電流流過正向偏置的硅 PN結，正向壓降在溫度每變化1℃時會降低1、8mV。很多IC利用半導體的這一特性來測量溫度，包括美信的MAX1617、國半的LM335和LM74 等等。半導體傳感器的接口形式多樣，從電壓輸出到串行SPI/微線接口都可以。
溫度傳感器種類很多，通過正確地選擇軟件和硬件，一定可以找到適合自己應用的傳感器。
溫度是反應物體冷熱狀態的參數，它與人們的生活密切相關，過高或者過低的溫度會給人體帶來不適，嚴重者甚至會威脅到生命。因此，對溫度的監測十分重要。古時候人們就已經爲檢測溫度做出了努力，“水瓶”亦可稱“冰瓶”是古代人們用於監測溫度的工具，通過觀察瓶中水的狀態變化判斷溫度的變化。
隨着科技的發展，人民生活水平的不斷提高，對溫度監測的要求也越來越高，現如今，溫度傳感器作爲監測溫度的重要手段之一，爲人民的生活帶來了極大的方便。本文就主要從類型、原理、特點及應用這四個方面來論述溫度傳感器。
1、溫度傳感器
許多人可能聽過溫度傳感器，知道它是測量溫度的，但具體的定義並不清楚。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。
溫度傳感器品種繁多，主要分爲四類，分別是熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、電阻溫度檢測器以及IC溫度傳感器，其中IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩種。溫度的測量及控制對提高工作效率、保證生產品質以及促進經濟發展有着至關重要的作用。
由於溫度傳感器是通過感知物體隨溫度變化而某種特性發生變化測得的，因而能當作溫度傳感器的材料有很多，如電阻的阻值可以隨着溫度的變化而變化，物質的熱脹冷縮等，因而隨着科技的發展，越來越多的溫度傳感器會不斷出現在人們的身邊。下面我們主要介紹四大類溫度傳感器。
2、熱電偶傳感器
兩種不同導體或半導體的組合稱爲熱電偶，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。
熱電偶測溫度的基本原理是當有兩種不同的導體和半導體A和B組成一個迴路，其相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度爲T，稱爲工作端，另一端溫度爲TO，稱爲自由端，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。根據熱電動勢與溫度的函數關係可以求得溫度。
圖1 熱電偶傳感器
熱電偶傳感器裝配簡單，更換方便，是壓簧式感溫元件，抗震性好。它的測量範圍大，一般是-200℃~1300℃，特殊情況下最低測量溫度可達-270℃，最高測量溫度達2800℃。除此之外，熱電偶傳感器機械強度高，耐壓性好，製作工藝簡單，價格便宜，在許多領域都能見識到它的身影。
根據熱電偶傳感器的特性要求熱電偶的材料溫度測量範圍廣，溫度線性度好，測量準確度高，輸出熱電動勢大，熱電性能穩定，物理化學性能好，不蒸發抗氧化等等。我國標準的熱電偶有六種，分別是銅-康銅，鎳鉻-考銅，鎳鉻-鎳硅，鎳鉻-鎳鋁，鉑銠10-鉑，鉑銠30-鉑銠6。
