使用广泛的传感器是可以测量热量或温度的传感器。这些温度传感器类型的范围从调节房屋热水系统的直接开/关恒温器到极敏感的半导体模型，这些模型可以调节复杂的工艺控制炉设施。我们回想起学校的科学研究，分子和原子的运动会产生热量（动能），而动作越多，产生的热量就越多。通过测量系统或物品产生的热能的数量，甚至是系统或物品产生的冷传感器，使我们能够“感知”或检测到温度的任何物理变化并提供模拟或数字输出。可以使用各种温度传感器，并且每个温度传感器都具有其预期用途的独特性能。温度传感器有两种基本的物理类型：接触温度传感器类型 - 这些传感器采用传导来跟踪温度变化，并且必须与他们感应的对象直接接触。它们可用于在多种温度下检测气体，液体和固体。非接触温度传感器类型 - 这些传感器通过使用辐射和对流跟踪温度变化。它们可用于检测以红外辐射（太阳）形式从物体转移的辐射能量，或检测随着热量升高而发出辐射能量的液体和气体，在对流电流中散发出辐射能量。电机，电阻和电子是可以进一步细分的三类触摸，甚至是非接触温度传感器的两类。所有这三种类型都涵盖了以下各节。
恒温器作为温度传感器
恒温器是机电温度传感器或接触类型的开关。它基本上由两种不同的金属制成，例如铜，钨，镍或铝，它们连接在一起形成双金属条。加热条带时，两种不同的金属的线性膨胀速率会导致机械弯曲运动。双金属条被广泛用于控制锅炉，炉子，热水储水箱和车辆散热器冷却系统中的热水加热元件。它可以单独用作电气开关，也可以用作在恒温控制中操作电动开关的机械手段。
双金属恒温器
图1：双金属恒温器
恒温器由两种具有不同温度相互连接的金属组成。恒温器的连接关闭，当恒温时电流流过它。随着温度的升高，粘合的双金属条向上弯曲（或向下）以打开触点并阻止电流流动，因为一种金属比另一种金属膨胀更多。双金属条可以分为两个主要类别，这主要取决于它们在温度变化下的行为。随着温度的变化，“蠕变”品种逐渐转移其位置，而在特定温度点处的电触点上的“开/关”或“ OFF/ON”类型动作会立即引起“ snap-action”版本。
图2：开/关恒星
经常在墙壁上看到快照恒温器，以调节家用加热系统，并用于调节浸入热水罐，烤箱和熨斗的温度设定点。通常，爬行器由双金属线圈或螺旋形成，该线圈逐渐卷起或响应温度变化而放松。由于爬行者型双金属条的较薄且比正常的快速/OFF类型更长，因此它们通常对温度变化更敏感，这使得它们非常适合在温度仪表，表盘和其他设备中使用。标准的快照恒温器具有巨大的磁滞范围，范围从电气接触到再次关闭时，这是将其用作温度传感器的主要缺点，尽管它们的成本较低，而且工作范围很广。例如，即使将其设置为20°C，也可能直到22°C或关闭直到18°C才能打开。因此，可能存在明显的温度变化。用于住宅使用情况的市售双金属恒温器具有温度调节螺钉，可预先设置磁滞水平和更准确的所需温度设定点。热敏电阻作为温度传感器另一种温度传感器称为热敏电阻，它结合了热敏感的res-istor。热敏电阻是一种独特的电阻器，响应温度变化，会改变其物理阻力。
热敏电阻通常由陶瓷材料组成，例如玻璃涂层镍，锰或钴氧化物，这些氧化物容易腐蚀。它们的准确性，可重复性和对温度变化的快速反应是其与快速动作版本相比的主要优点。
图3：热敏电阻
另一种温度传感器称为热敏电阻，它结合了热敏感的res-istor。热敏电阻是一种独特的电阻器，响应温度变化，会改变其物理阻力。热敏电阻通常由陶瓷材料组成，例如玻璃涂层镍，锰或钴氧化物，这些氧化物容易腐蚀。它们的准确性，可重复性和对温度变化的快速反应是其与快速动作版本相比的主要优点。大多数热敏电阻类型的电阻为负温度系数，即NTC，这意味着随着温度的升高，其电阻值降低。当然，有些具有正温度系数或PTC，这意味着随着温度的升高，其电阻值会增加。热敏电阻由使用金属氧化物技术的陶瓷类型的半导体材料制成，例如镍，钴和锰。为了对温度变化提供相对较快的响应，半导体材料通常会形成密封的小的，被压制的圆盘或球。热敏电阻根据其电流通过它们的功率等级，在室温下（通常在25°C下）的电阻值以及时间恒定（它们对温度变化反应所花费的时间）对热敏电阻进行分级。像电阻一样，在室温下，热敏电阻的电阻值范围从数十到几个欧姆。但是，通常将千欧珠值用于传感应用。由于热敏电阻是被动电阻器件，因此电流必须流过它们才能提供可以测量的电压输出。然后，为了创建一个潜在的分隔网络，热敏电阻通常与适当的偏置电阻串联连接。电阻器选择在预定温度点或值下提供电压输出，例如：
温度传感器示例N O 1
在25°C下，以下热敏电阻的电阻值为10kΩ，在100°C时为100Ω。当热敏电阻与12V电源的1kΩ电阻串联连接时，计算了整个热敏电阻的电压下降，从而计算两个温度的输出电压（V OUT ）。
图4：不同温度下的电压值
通过将R2的固定电阻值（在我们的示例中，1KΩ）调整为电位计或预设，可以在预定的温度集合点处获得输出电压，例如，在60 o处输出5V输出。通过改变电位计，可以在更高的温度范围内获得特定的输出电压水平。但是，应该提到的是，热敏电阻是非线性设备，并且用于使其在正常温度下主要确定其标准电阻值的半导体材料。由于温度计的电阻随温度呈指数变化，因此可以使用其β温度常数（β）在任何给定温度下确定其电阻。另一方面，用串联电阻器使用时，对分隔线/桥接网络的电压接收到的电流是线性的，如惠斯通桥型布置或电压分隔网络。然后，电阻器上的输出电压与温度成比例增加。
电阻温度探测器（RTD）
电阻温度检测器或RTD是另一种电阻温度传感器。高纯度导电金属等金属，铜或镍盘绕在线圈中，其电阻随温度（与热敏电阻一样）变化，用于制造温度传感器的RTD。薄膜RTD也可以访问。这些设备中的白色陶瓷底物施加了一层薄薄的铂糊。
图5：电阻温度检测器
尽管电阻温度探测器包含正温系数（PTC），但由于其高线性输出，与Thermistor相比，它们会产生难以置信的准确温度读数。但是由于它们的热敏感性极低，温度的变化只会导致非常轻微的输出变化，例如1Ω/ O。C。铂抗性温度计或PRT是的RTD形式。其中容易接近的是PT100传感器，该传感器的典型电阻值在0 O时为100Ω 。不幸的是，铂金很昂贵，这是此类小工具的主要缺点之一。RTD是被动电阻器件，例如热敏电阻，并且可以通过通过温度传感器运行稳定电流来提供与温度线性上升的输出电压。在工作温度范围为-200至+600 o C的情况下，典型的RTD在0 O C时的基本电阻约为100Ω ，在100 o C时上升至约140Ω。由于RTD是一种电阻设备，因此我们必须通过它通过它，同时关注导致的电压。但是，随着电流通过它们的电流的内部热量或I 2 r（欧姆定律），电阻导致电阻的任何电阻变化都会导致阅读不准确。惠斯通桥网络（Wheatstone Bridge Network）通常用于连接RTD来克服这一点，其中包括用于铅补偿和/或连接到常量电流源的额外连接电线。
热电偶作为温度传感器
当涉及温度传感器时，热电偶是广泛使用的类型。由于其尺寸很小，热电偶对温度变化迅速响应，并且易于使用。这些因素使它们流行。热电偶可以检测到低于-200°C的温度和2000°C以上，这是任何温度传感器的宽度。简而言之，热电偶是由两个不同的金属连接器组成的热电传感器，例如铜和康斯坦坦，它们已被压接或焊接在一起。参考（冷）连接和测量（热）连接保持在一致的温度下。如这里所示，当两个连接处的温度不同时，在整个结中会产生电压。然后利用该电压测量温度传感器。
热电偶结构
图6：热电偶结构
热电偶在一个非常基本和简单的原理上起作用。当两种不同的金属（例如铜和康斯坦坦）融合在一起时，在它们的连接处产生了“热电动”效应，从而导致它们仅几毫伏（MV）之间存在恒定的电势差。由于沿着导电线产生温度梯度，创建电磁场（EMF），因此两个连接之间的电压差称为“ Seebeck效应”。然后，热电偶的输出电压由温度变化确定。当两个连接处处于相同的温度时，它们之间没有电位差。换句话说，由于V 1 = V 2 ，因此没有电压输出。另一方面，当连接连接到电路内并且都处于不同温度时，将检测到与两个连接V 1和V 2之间温度差成比例的电压输出。根据所使用的两种不同金属的性能，该电压差异随温度增加，直到达到连接点的峰值电压水平为止。可以使用多种材料来创建热电偶，从而可以测量极高或低温，从-200°C到超过2000°C。通过包括热电偶颜色代码以及各种材料和温度的国际标准，用户可以为给定应用选择合适的热电偶传感器。以下是标准热电偶的英国颜色代码。
热电偶颜色代码
表1：热电偶颜色代码
为了进行一般温度监测，使用的三种热电偶材料是镍 - 铬（K型），铜 - 铬（T型）和铁 - 奇异物（J型J）。对于温度变化10摄氏度，热电偶的输出电压仅为几毫伏（MV），因此，通常需要某种扩增。
热电偶放大
图7：热电偶扩增
由于热电偶必须具有良好的漂移稳定性，以避免定期重新校准，因此必须仔细选择离散放大器或操作放大器。对于大多数温度传感应用，因此使用了放大器的斩波器和仪器类型。此处未介绍的其他类型的温度传感器包括指示器，变色墨水或染料，半导体接线传感器，红外和热辐射传感器以及医疗温度计。在本课程中，有关“温度传感器类型”的几个传感器示例已用于测量温度变化。我们将检查测量即将到来的课程中光量的传感器，包括光伏细胞，光电二极管，光晶体管和光依赖性电阻。
结论
温度传感器大致分为接触和非接触类型。接触传感器（例如恒温器，热敏电阻，RTD，热电偶）需要物理接触，而非接触式传感器通过辐射或对流检测温度（例如红外传感器）。恒温器是使用双金属条带热量弯曲，创建或破坏电气连接的电力机械接触传感器。它们具有快速动作（快速开/关）和蠕变（逐渐响应）类型，并且通常用于家庭加热系统。热敏电阻是由陶瓷材料制成的温度敏感电阻。大多数是NTC（负温度系数），含义抗性随温度升高而降低。它们，快速响应，但非线性。RTD（电阻温度检测器）使用铂金等金属，并具有正温度系数，使其高度准确稳定。它们的阻力随温度而变化，但会缓慢变化，需要补偿电路才能准确。使用广泛的类型，热电偶，由两种形成连接处的不同金属组成。它们根据连接之间的温度差产生电压（通过Seebeck效应），并且它们在非常宽的温度范围（-200°C至2000°C以上）上起作用。
