溫度傳感器標志：常用溫度傳感器原理講義

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1、常用溫度傳感器原理一、 概述：1. 定義：傳感器是一種轉換裝置，其作用是借助檢測元件把被測對象的力、位移、速度、加速度、溫度、壓力等參數轉換為可以檢測、傳輸、處理的信號（如電壓信號、電流信號等）。又稱變換器或檢測器，在聲學里也稱換能器，測量振動的傳感器又稱拾振器。2. 分類：按輸入量性質的不同可分為加速度、速度、位移、溫度、壓力傳感器等。按變換原理的不同可分為電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁電式傳感器等。按測量參數分類按工作原理分類二、 溫度傳感器：溫度是國際單位制給出的基本物理量之一，它是工農業生產和科學試驗中需要經常測量和控制的主要參數，也是與人們日常生活緊密相關的一個重要物理量。通常把

2、長度、時間、質量等基準物理量稱作“外延量”，它們可以疊加，例如把長度相同的兩個物體連接起來，其總長度為原來的單個物體長度的兩倍。溫度是一種“內涵量”，疊加原理不再適用，例如把兩瓶 的水倒在一起，其溫度絕不可能增加，更不可能成為 。從熱平衡的觀點看，溫度是物體內部分子無規則熱運動劇烈程度的標志，溫度高的物體，其內部分子平均動能大；溫度低的物體，其內部分子的平均動能小。熱力學的第零定律指出：具有相同溫度的兩個物體，它們必然處于熱平衡狀態；當兩個物體分別與第三個物體處于熱平衡狀態時，這兩個物體也處于熱平衡狀態，即這三個物體處于同一溫度。因此，如果我們能用可復現的手段建立一系列基準溫度值，就可將其他待

3、測物體的溫度和這些基準溫度進行比較，從而得到待測物體的溫度。1、 溫標與標定：a) 溫標：現代統計力學雖然建立了溫度和分子動能之間的函數關系，但由于目前還難以直接測量物體內部的分子動能，因而只能利用一些物質的某些物性（諸如尺寸、密度、硬度、彈性模量、輻射強度等）隨溫度變化的規律，通過這些量來對溫度進行間接測量。為了保證溫度量值的準確并利于傳遞，需要建立一個衡量溫度的統一尺度，即溫標。隨著溫度測量技術的發展，溫標也經歷了一個逐漸發展，不斷修改和完善的漸進過程。從早期建立的一些經驗溫標，發展為后來的理想熱力學溫標和絕對氣體溫標，到現今使用的具有較高精度的國際實用溫標，其間經歷了幾百年時間。經驗溫標

4、根據某些物質的體積膨脹與溫度的關系，用實驗方法或經驗公式所確定的溫標稱為經驗溫標。*華氏溫標：年德國人法勒海特（）以水銀為測溫介質，制成玻璃水銀溫度計，選取氯化銨和冰水的混合物的溫度為溫度計的零攝氏度，人體溫度為溫度計的 度，把水銀溫度計從 度到 度按水銀的體積膨脹距離分成份，每一份為 華氏度，記作“”。按照華氏溫標，水的冰點為，沸點為。*攝氏溫標：年瑞典人攝氏（）提出在標準大氣壓下，把水的冰點規定為度，水的沸點規定為度。根據水這兩個固定溫度點來對玻璃水銀溫度計進行分度，平均分成等份，每一份稱為攝氏度，記作 。攝氏溫度和華氏溫度的關系為(/)*（）式中，為華氏溫度值；為攝氏溫度值。除華氏溫標和

5、攝氏溫標外，還有一些類似經驗溫標，如列氏溫標、蘭氏溫標等，這里不再一一列舉。經驗溫標均依賴于其規定的測量物質，測溫范圍也不能超過其上、下限（如攝氏溫標為 、），超過了這個溫區，攝氏溫標將不能進行溫度標定。總之，經驗溫標具有很大的局限性，很快就不能適應工業和科技等領域的測溫需要。熱力學溫標年由開爾文（）提出的以卡諾循環（）為基礎建立的熱力學溫標，是一種理想而不能真正實現的理論溫標，它是國際單位制中七個基本物理單位之一。該溫標為了在分度上和攝氏溫標相一致，把理想氣體壓力為零時對應的溫度絕對零度（在實驗中無法達到的理論溫度，低于 的溫度不可能存在）與水的三相點溫度分成份，每份為（）。熱力學溫度的單位

6、為“”。a)b) 標定：對溫度計的標定，有標準值法和標準表法兩種方法。標準值法就是用適當的方法建立起一系列國際溫標定義的固定溫度點（恒溫）作標準值，把被標定溫度計（或傳感器）依次置于這些標準溫度值之下，記錄下溫度計的相應示值（或傳感器的輸出），并利用國際溫標規定的內插公式對溫度計（傳感器）的分度進行對比記錄，從而完成對溫度計的標定。標定后的溫度計可作為標準溫度計使用。另一種更為一般和常用的標定方法是把被標定溫度計（傳感器）與已被標定好的更高一級精度的溫度計（傳感器），緊靠在一起，共同置于可調節的恒溫槽中，分別把槽溫調節到所選擇的若干溫度點，比較和記錄兩者的讀數，獲得一系列對應差值，經多次升溫、

7、降溫，重復測試，若這些差值穩定，即可把記錄下的這些差值作為被標定溫度計的修正量，完成對被標定溫度計的標定。各國都根據國際溫標規定建立了自己的標準，并定期和國際標準相對比，以保證其精度和可靠性。我國的國家溫度標準保存在中國計量科學院。各省（直轄市、自治區）市縣計量部門的溫度標準定期進行下級與上一級標準對比（修正）、標定，據此進行溫度標準的傳遞，從而保證溫度標準的準確與統一。2、 測量方法分類及其特點：根據傳感器的測溫方式，溫度基本測量方法通常可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式溫度測量的特點是感溫元件直接與被測對象相接觸，兩者進行充分的熱交換，最后達到熱平衡，此時感溫元件的溫度與被測對象的溫度必

8、然相等，溫度計的示值就是被測對象的溫度。接觸式測溫的測溫精度相對較高，直觀可靠，測溫儀表價格較低，但由于感溫元件與被測介質直接接觸，會影響被測介質的熱平衡狀態，而接觸不良又會增加測溫誤差；若被測介質具有腐蝕性或溫度太高亦將嚴重影響感溫元件的性能和壽命。根據測溫轉換的原理，接觸式測溫可分為膨脹式、熱阻式、熱電式等多種形式。非接觸式溫度測量的特點是感溫元件不與被測對象直接接觸，而是通過接受被測物體的熱輻射能實現熱交換，據此測出被測對象的溫度。因此，非接觸式測溫具有不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，測溫上限可設計得很高，便于測量運動物體的溫度和快速變化的溫度等優點。兩類測溫方法的主要特點如下表：各

9、類溫度檢測方法構成的測溫儀表的大體測溫范圍如表：3、 熱阻式測量方法：熱阻式測溫是根據金屬導體或半導體的電阻值隨溫度變化的性質，將電阻值的變化轉換為電信號，從而達到測溫的目的。用于制造熱電阻的材料，電阻率、電阻溫度系數要大，熱容量、熱慣性要小，電阻與溫度的關系最好近于線性。另外，材料的物理、化學性質要穩定，復現性好，易提純，同時價格盡可能便宜。熱電阻測溫的優點是信號靈敏度高，易于連續測量，可以遠傳（與熱電偶相比），無需參比溫度；金屬熱電阻穩定性高，互換性好，精度高，可以用作基準儀表。熱電阻主要缺點是需要電源激勵，有自熱現象（會影響測量精度），測量溫度不能太高。常用熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半

10、導體熱敏電阻。a) 鉑電阻測溫：鉑電阻的電阻率較大，電阻溫度關系呈非線性，但測溫范圍廣，精度高，且材料易提純，復現性好；在氧化性介質中，甚至高溫下，其物理、化學性質都很穩定。國際規定，在 溫度范圍內，以鉑電阻溫度計作為基準溫度儀器。鉑的純度用百度電阻比 表示。它是鉑電阻在 時電阻值 與 時電阻值 之比，即 。越大，其純度越高。目前技術已達到，其相應的鉑純度為 。國際規定，作為標準儀器的鉑電阻 應大于。一般工業用鉑電阻的 應大于。目前工業用鉑電阻分度號為和，其中更為常用；而是用較粗的鉑絲制作的，主要用于 以上的測溫。鉑電阻測溫范圍通常最大為。在 以上高溫（真空和還原氣氛將導致電阻值迅速漂移）只適

11、合在氧化氣氛中使用。鉑電阻與溫度的關系為當 時：當 時：式中， 為溫度為零時鉑熱電阻的電阻值（為，為）；（）為溫度為時鉑熱電阻的電阻值；、為系數， ； ； 。熱電阻的結構：工業熱電阻的基本結構如圖：熱電阻主要由感溫元件、內引線、保護管三部分組成。通常還具有與外部測量及控制裝置、機械裝置連接的部件。它的外形與熱電偶相似，使用時要注意避免用錯。熱電阻感溫元件是用來感受溫度變化的電阻器，它是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構成。作為熱電阻絲的材料應具備如下條件：電阻溫度系數大，線性好，性能穩定；使用溫度范圍廣，加工方便；固有電阻大，互換性好，復制性強。能夠滿足上述要求的絲材，最好是純鉑絲。我國純

12、鉑絲品種及應用范圍如下表絕緣骨架是用來纏繞、支承或固定熱電阻絲的支架。它的質量將直接影響電阻的性能。因此，作為骨架材料應滿足如下要求：在使用溫度范圍內，電絕緣性能好；熱膨脹系數要與熱電阻相近；物理及化學性能穩定，不產生有害物質污染熱電阻絲；足夠的機械強度及良好的加工性能；比熱容小，熱導率大。目前常用的骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷等。用不同骨架可制成多種熱電阻感溫元件。采用云母骨架的感溫元件特點是：抗機械振動性能強，響應快。很久以來多用云母做骨架。但是，由于云母是天然物質，其質量不穩定，即使是優質云母，在 以上也要放出結晶水并產生變形。所以，采用云母骨架的感溫元件使用溫度宜在以下。因其電阻絲

13、并非完全固定，故受熱后引起電阻變化小，電阻性能比較穩定，但體積較大，不適宜在狹小場所進行測量，并且響應時間較長。采用玻璃骨架的感溫元件特點是：體積小，響應快，抗振性強。因鉑絲已固定在玻璃骨架上，故在使用中不產生變形，因此，必須選取與電阻絲具有相同膨脹系數的玻璃作骨架，否則，當溫度變化時引起膨脹或收縮，就會改變熱電阻的性能。感溫元件較通用的尺寸是外徑為，長度為。這種玻璃骨架的軟化點約為 ，最高安全使用溫度為，而且，低溫到仍然可用。采用陶瓷骨架的感溫元件特點是：體積小，響應快，絕緣性能好。使用溫度上限可達 。陶瓷骨架的缺點是機械強度差，不易加工。熱電阻的引線形式：內引線是熱電阻出廠時自身具備的引線

14、，其功能是使感溫元件能與外部測量及控制裝置相連接。內引線通常位于保護管內。因保護管內溫度梯度大，作為內引線要選用純度高且不產生熱電動勢的材料。對于工業鉑熱電阻而言，中低溫用銀絲作引線，高溫用鎳絲。這樣，既可降低成本，又能提高感溫元件的引線強度。對于銅和鎳熱電阻的內引線，一般都用銅、鎳絲。為了減少引線電阻的影響，內引線直徑通常比熱電阻絲的直徑大很多。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種，如圖兩線制：在熱電阻感溫元件的兩端各連一根導線的引線形式為兩線制熱電阻。這種兩線制熱電阻配線簡單，安裝費用低，但要帶進引線電阻的附加誤差。因此，不適用于高精度測溫場合使用。并且在使用時引線及導線都不宜過長。

15、采用兩線制的測溫電橋如下圖，（）為接線示意圖，（）為等效原理圖。從圖中可以看出熱電阻兩引線電阻 和熱電阻 一起構成電橋測量臂，這樣引線電阻 因沿線環境溫度改變引起的阻值變化量 和因被測溫度變化引起熱電阻 的增量值 一起成為有效信號被轉換成測量信號，從而影響溫度測量精度。三線制：在熱電阻感溫元件的一端連接兩根引線，另一端連接一根引線，此種引線形式稱為三線制熱電阻。用它構成如下圖所示測量電橋，可以消除內引線電阻的影響，測量精度高于兩線制。目前三線制在工業檢測中應用最廣。而且，在測溫范圍窄或導線長，導線途中溫度易發生變化的場合必須考慮采用三線制熱電阻。四線制：在熱電阻感溫元件的兩端各連兩根引線，此種

16、引線形式稱為四線制熱電阻。在高精度測量時，要采用如下圖所示四線制測溫電橋。此種引線方式不僅可以消除內引線電阻的影響，而且在連接導線阻值相同時，可消除該電阻的影響，還可以通過 定時控制繼電器的一對觸點 和 的通斷，改變測量熱電阻中的電流方向，消除測量過程中的寄生電勢影響。另外，為保護感溫元件、內引線免受環境的有害影響，熱電阻外面往往裝有可拆卸式或不可拆卸式的保護管。保護管的材質有金屬、非金屬等多種材料，可根據具體使用特點選用合適的保護管。b) 銅電阻和熱名電阻測溫：銅電阻：銅電阻的電阻值與溫度的關系幾乎呈線性，其材料易提純，價格低廉；但因其電阻率較低（僅為鉑的左右）而體積較大，熱響應慢；另因銅在

17、 以上溫度本身易于氧化，故通常工業用銅熱電阻（分度號分別為 和）一般工作溫度范圍為 。其電阻值與溫度的關系為：當 時，式中， 為溫度為零時銅熱電阻的電阻值（為，為）；（）為溫度為時銅熱電阻的電阻值；， 為系數。 ； ； 。半導體熱敏電阻：目前世界各國，特別是工業化國家，在低溫段 且測溫要求不高的場合，采用半導體熱敏元件作溫度傳感器。大量用于各種溫度測量、溫度補償及要求不高的溫度控制。熱敏電阻的優點熱敏電阻和熱電阻、熱電偶及其他接觸式感溫元件相比具有下列優點：靈敏度高，其靈敏度比熱電阻要大 個數量級；由于靈敏度高，可大大降低后面調理電路的要求；標稱電阻有幾歐到十幾兆歐之間的不同型號和規格，因而不

18、僅能很好地與各種電路匹配，而且遠距離測量時幾乎無需考慮連線電阻的影響；體積小（最小珠狀熱敏電阻直徑僅），可用來測量“點溫”；熱慣性小，響應速度快，適用于快速變化的測量場合；結構簡單、堅固，能承受較大的沖擊、振動，采用玻璃、陶瓷等材料密封包裝后，可應用于有腐蝕性氣氛的惡劣環境；資源豐富，制作簡單，可方便地制成各種形狀（如圖所示），易于大批量生產，成本和價格十分低廉。熱敏電阻的主要缺點：阻值與溫度的關系為非線性；元件的一致性差，互換性差；元件易老化，穩定性較差；除特殊高溫熱敏電阻外，絕大多數熱敏電阻僅適合 范圍的溫度測量，使用時必須注意。4、 熱電式測量方法：a) 熱電偶測溫：熱電偶測溫的特點是測

19、溫范圍寬，測量精度高，性能穩定，結構簡單，且動態響應較好；輸出直接為電信號，可以遠傳，便于集中檢測和自動控制。測溫原理：熱電偶的測溫原理基于熱電效應：將兩種不同的導體 和 連成閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，回路中將產生熱電勢。由于這種熱電效應現象是年塞貝克（）首先提出的，故又稱塞貝克效應。人們把上圖中兩種不同材料構成的上述熱電變換元件稱為熱電偶，導體和 稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個端點固定焊接，用于對被測介質進行溫度測量，這一接點稱為測量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點處通常保持為某一恒定溫度或室溫，被稱作參比端或參考端，俗稱冷端。熱電偶閉合回路中產生的熱電勢由溫差電勢（又稱湯

20、姆遜電勢）和接觸電勢（又稱珀爾帖電勢）兩種電勢組成。溫差電勢是指同一熱電極兩端因溫度不同而產生的電勢。當同一熱電極兩端溫度不同時，高溫端的電子能量比低溫端的大，因而從高溫端擴散到低溫端的電子數比逆向的多，結果造成高溫端因失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負電荷。當電子運動達到平衡后，在導體兩端便產生較穩定的電位差，即為溫差電勢，如下圖所示。熱電偶接觸電勢是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，在熱電極接點接觸面處產生自由電子的擴散現象；擴散的結果，接觸面上逐漸形成靜電場。該靜電場具有阻礙原擴散繼續進行的作用，當達到動態平衡時，在熱電極接點處便產生一個穩定電勢差，稱為接觸電勢，如

21、上圖所示。其數值取決于熱電偶兩熱電極的材料和接觸點的溫度，接點溫度越高，接觸電勢越大。設熱電偶兩熱電極分別為（為正極）和（為負極），兩端溫度分別為、，且 ；則熱電偶回路總電勢為：由于溫差電勢（，）和（，）均比接觸電勢小很多，通常均可忽略不計。又因為 ，故總電勢的方向取決于接觸電勢（）的方向，并且（）總與（）的方向相反；這樣，可簡化為：由此可見，當熱電偶兩熱電極材料確定后，其總電勢僅與其兩端點溫度、有關。為統一和實施方便，世界各國均采用在參比端保持為零攝氏度，即 條件下，用實驗的方法測出各種不同熱電極組合的熱電偶在不同熱端溫度下所產生的熱電勢值，制成測量端溫度（通常用國際攝氏溫度單位）和熱電偶電

22、勢對應關系表，即分度表；也可據此計算得兩者的函數表達式。為了得到實用性好，性能優良的熱電偶，其熱電極材料需具有以下性能：優良的熱電特性熱電勢及熱電勢率（靈敏度）要大，熱電關系接近單值線性或近似線性，熱電性能穩定；良好的物理性能高電導率，小比熱，耐高溫，低溫下不易脆斷，高、低溫下不發生再結晶等；優良的化學性能如抗氧化、抗還原性和耐其他腐蝕性介質等；優良的機械性能易于提純和機械加工、工藝性好，易于大批量生產和復制；足夠的機械強度和長的使用壽命；制造成本低，價值比較便宜。熱電偶的分類及特性近一個世紀來，各國先后生產的熱電偶的種類有幾百種，應用較廣的有幾十種，而國際電工委員會（）推薦的工業用標準熱電偶

23、為八種（目前我國的國家標準已與國際標準統一）。其中分度號為、 的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，屬貴金屬熱電偶。分度號分別為、的五種熱電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、鎂、鈷等金屬的合金制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標準熱電偶的熱電極材料、最大測溫范圍、適用氣氛等見下表：不同等級標準化工業熱電偶的允差熱電偶的選用除了考慮被測對象的溫度范圍外，還需考慮熱電偶使用環境的氣氛，通常被測對象的溫度范圍在 時可優選型熱電偶，因為它在賤金屬熱電偶中精度最高，或選型熱電偶，它是賤金屬熱電偶中熱電勢最大、靈敏度最高的熱電偶；當上限溫度 ，可優先選 型熱電偶，其特點為使用溫度范圍寬（上限最高可達 ），高溫性能較穩

24、定，價格較滿足該溫區的其他熱電偶低；當上限溫度 ，可選 型或 型；當測溫范圍為 時，可選或 型熱電偶；當測溫范圍為時，應選型熱電偶；當測溫上限大于，應考慮選用還屬非國際標準的鎢錸系列熱電偶（其最高上限溫度可達，但超過其準確度要下降；要注意保護，因為鎢極易氧化，必須用惰性或干燥氫氣把熱電偶與外界空氣嚴格隔絕。不能用于含碳氣氛）或非金屬耐高溫熱電偶（國內還未商品化，這里不再一一列舉）。在氧化氣氛下，且被測溫度上限小于 ，應優先選用抗氧化能力強的賤金屬 型或 型；當測溫上限高于 ，應選、 或 型貴金屬熱電偶。在真空或還原性氣氛下，當上限溫度低于 時，應優先選用型熱電偶（不僅可在還原氣氛下工作，也可在

25、氧化氣氛中使用），高于此限，選鎢錸系列熱電偶，或非貴金屬系列熱電偶，或選采取特別的隔絕保護措施的其他標準熱電偶。工業熱電偶的結構如圖。常用熱電偶的熱電特性均有現成分度表可查。溫度與熱電勢之間的關系也可以用函數式表示，稱為參考函數。給出了新的熱電偶分度表和參考函數，它們是熱電偶測溫的依據。熱電偶結構（） 普通工業用熱電偶普通工業用熱電偶的種類很多，結構和外形也不盡相同。如圖所示，熱電偶通常主要由熱端、熱偶絲、保護管、安裝固定件和接線盒部分組成。為了保證熱電偶正常工作，對其結構提出如下要求： 測量端的焊接要牢固； 熱電極間必須有良好的絕緣； 參比端與導線的連接要方便、可靠； 用于對熱電極有害的介質

26、進行測量時，須采用保護管，將有害介質隔開。（） 鎧裝熱電偶所謂鎧裝熱電偶，是將熱電偶絲和絕緣材料一起緊壓在金屬保護管中制成的熱電偶。鎧裝熱電偶材料是將熱電偶絲裝在有絕緣材料的金屬套管中，三者經組合加工成可彎曲的堅實的組合體。將此鎧裝熱電偶線按所需長度截斷，對其測量端和參比端進行加工，即制成鎧裝熱電偶。由于它具有許多優點，因而受到用戶歡迎，應用很普通。它的主要優點是： 測量范圍寬鎧裝熱電偶規格多，品種齊全，適合于各種測量場合，在 溫度范圍內均能使用； 響應速度快與裝配式熱電偶相比，因為外徑細、熱容量小，故微小的溫度變化也能迅速反應，尤其是微細鎧裝熱電偶更為明顯，露端鎧裝熱電偶的時間常數只有； 撓

27、性好、安裝使用方便鎧裝熱電偶材料可在其外徑倍的圓柱體上繞圈，并可在多處位置彎曲； 使用壽命長普通熱電偶易引起熱電偶劣化、斷線等事故，而鎧裝熱電偶用氧化鎂絕緣，氣密性好，致密度高，壽命長； 機械強度、耐壓性能好在有強烈震動、低溫、高溫、腐蝕性強等惡劣條件下均能安全使用，鎧裝熱電偶最高可承受的壓力； 鎧裝熱電偶外徑尺寸范圍寬鎧裝熱電偶材料的外徑范圍為，特殊要求時可提供直徑達的產品； 鎧裝熱電偶的長度可以做得很長鎧裝熱電偶材料的最大長度可達。熱電偶溫度測量（） 補償導線在一定溫度范圍內，與配用熱電偶的熱電特性相同的一對帶有絕緣層的導線稱為補償導線。若與所配用的熱電偶正確連接，其作用是將熱電偶的參比端

28、延伸到遠離熱源或環境溫度較恒定的地方。使用補償導線的優點： 改善熱電偶測溫線路的機械與物理性能，采用多股或小直徑補償導線可提高線路的撓性，接線方便，也可以調節線路的電阻或屏蔽外界干擾； 降低測量線路的成本。當熱電偶與儀表的距離很遠時，可用賤金屬補償型補償導線代替貴金屬熱電偶。在現場測溫中，補償導線除了可以延長熱電偶參比端，節省貴金屬材料外，若采用多股補償導線，還便于安裝與鋪設；用直徑粗、電導系數大的補償導線，還可減少測量回路電阻。采用補償導線雖有許多優點，但必須掌握它的特點，否則，不僅不能補償參比端溫度的影響，反而會增加測溫誤差。補償導線的特點是：在一定溫度范圍內，其熱電性能與熱電偶基本一致。

29、它的作用只是把熱電偶的參比端移至離熱源較遠或環境溫度恒定的地方，但不能消除參比端不為 的影響，所以，仍須將參比端的溫度修正到 。補償導線使用時的注意事項如下： 各種補償導線只能與相應型號的熱電偶匹配使用；連接時，切勿將補償導線極性接反； 補償導線與熱電偶連接點的溫度，不得超過規定的使用溫度范圍，通常接點溫度在 以下，耐熱用補償導線可達 ； 由于補償導線與電極材料通常并不完全相同，因此兩連接點溫度必須相同，否則會產生附加電勢、引入誤差； 在需高精度測溫場合，處理測量結果時應加上補償導線的修正值，以保證測量精度。（） 參比端處理我們經常使用的熱電偶分度表，都是以熱電偶參比端為條件下制作的。在實驗室

30、條件下可采取諸如在保溫瓶內盛滿冰水混合物（最好用蒸餾水及用蒸餾水制成的冰），并且，保溫瓶內要有足夠數量的冰塊，保證參比端為 （值得注意的是，冰水混合物并不一定就是 ，只有在冰水兩相界面處才是 ）。或利用半導體制冷的原理制成的電子式恒溫槽使參比端溫度保持在 。在工業測溫現場一般不能使參比端保持 ，在計算機尤其是微處理器和單片機推廣普及前，這是個十分令人頭痛的問題。各國從事熱電偶溫度測量研究與應用的科技工作者，對各種分度號熱電偶參比端不為，設計了許多補償方案和專用補償電路，并因此申報了許多專利。但這些成果的適用范圍和應用效果都不很理想。現在由于計算機，尤其是微處理器和單片機的推廣普及，智能化測溫儀

31、普遍采用下述以軟件為主的補償方式：當熱電偶的測量端和參比端溫度分別為、，假定，則熱電動勢可變成式中，（，）為測量端和參比端溫度分別為、 時的熱電勢；（ ，）為測量端和參比端溫度分別為、 時的熱電勢；（，）為測量端和參比端溫度分別為、時的熱電勢。在工業現場實際測量溫度時，智能化儀器增加一路測量參比端（由于其置于現場正常環境中，溫度變動范圍不大，因此，測量參比端的感溫元件可采用價格十分低廉的銅電阻或半導體集成溫度傳感器或等）溫度的電路。（，）是由智能化儀器通過測量端和參比端輸入回路直接測得，（ ，）則由智能化儀器根據另一路測得的參比端環境溫度，通過查找存入儀器程序存儲器中的對應熱電偶分度表得到，兩

32、者相加求得（，）；再由（，）儀器程序存儲器中的對應熱電偶分度表得到熱電偶測量端的真實溫度的數值。以上這種方法對各種標準化與非標準化熱電偶均適用，具有成本十分低廉，補償精度高的特點，因此目前已被各種智能化（熱電偶）測溫控溫儀器廣泛采用。【例】用 型熱電偶測爐溫時，測得參比端溫度；測得測量端和參比端間的熱電動勢（，），試求實際爐溫。【解】由 型分度表查得（，），由公式可得到：再查 型分度表，由 查得實際爐溫。上述例子中，若參比端不作修正，則按所測測量端和參比端間的熱電動勢（，） 查型分度表得對應的爐溫為 ，與實際爐溫 相差 ，由此產生的相對誤差約為 。由此可見，如果不考慮參比端溫度修正和補償，有時

33、將產生相當大的（溫度）測量誤差。5、 新型溫度傳感器及其測溫技術：a) 石英溫度傳感器：b) 一線制數字溫度傳感器DS18B20：的封裝與外部引腳是美國 公司新推出的熱電式半導體數字集成溫度傳感器。它也是利用半導體 結在其正常工作溫度范圍內結電壓隨溫度上升而下降的原理精心設計實現的。有多種封裝形式，其中一種外形與小功率晶體管非常相像，體積與一顆綠豆差不多大小。幾種形式的封裝與引腳定義如圖。內部功能電路模塊的主要功能和特點對外有效引腳僅條，即電源、地和信號線。其主要功能和特點如下：（） 采用獨特的“一線制”通信方式，信號符合電平，無須任何外圍器件，可直接和各種單片機或微處理器的引腳相連，為簡化系

34、統設計提供了極大的方便；（） 溫度測量范圍為 ，在 溫度范圍內，測量精度可達到 ；（） 可編程的溫度轉換分辨率，可根據應用需要在之間選取；（） 在溫度轉換分辨率下，溫度轉換時間最大為；（） 用戶可編程自設置報警溫度存入片內非易失性存儲器中，實現溫度上、下限自動報警功能；（） 電源供電范圍，的讀、寫操作以及溫度轉換期間所需的電能可通過數據線提供，也可由外部電源提供；（）采用節能設計，在等待狀態下功耗近似為零。的應用 三、 誤差：1、 誤差的含義：測量是一個變換、放大、比較、顯示、讀數等環節的綜合過程。由于檢測系統（儀表）不可能絕對精確，測量原理的局限、測量方法的不盡完善、環境因素和外界干擾的存在

35、以及測量過程可能會影響被測對象的原有狀態等，也使得測量結果不能準確地反映被測量的真值而存在一定的偏差，這個偏差就是測量誤差。2、 檢測儀器的精度等級與容許誤差：精度等級：工業檢測儀器（系統）常以最大引用誤差作為判斷精度等級的尺度。人為規定：取最大引用誤差百分數的分子作為檢測儀器（系統）精度等級的標志，也即用最大引用誤差去掉正負號和百分號后的數字來表示精度等級，精度等級用符號表示。為統一和方便使用，國家標準測量指示儀表通用技術條件規定，測量指示儀表的精度等級 分為、七個等級，這也是工業檢測儀器（系統）常用的精度等級。檢測儀器（系統）的精度等級由生產廠商根據其最大引用誤差的大小并以選大不選小的原則

36、就近套用上述精度等級得到。例如，量程為的數字電壓表，如果其整個量程中最大絕對誤差為，則有由于不是標準化精度等級值，因此需要就近套用標準化精度等級值。位于 級和級之間，盡管該值與更為接近，但按選大不選小的原則該數字電壓表的精度等級應為級。因此，任何符合計量規范的檢測儀器（系統）都滿足由此可見，儀表的精度等級是反映儀表性能的最主要的質量指標，它充分地說明了儀表的測量精度，可較好地用于評估檢測儀表在正常工作時（單次）測量的測量誤差范圍。容許誤差容許誤差是指檢測儀器在規定使用條件下可能產生的最大誤差范圍，它也是衡量檢測儀器的最重要的質量指標之一。檢測儀器的準確度、穩定度等指標都可用容許誤差來表征。按照

37、部頒標準電子儀器誤差的一般規定的規定，容許誤差可用工作誤差、固有誤差、影響誤差、穩定性誤差來描述，通常直接用絕對誤差表示。（） 工作誤差工作誤差是指檢測儀器（系統）在規定工作條件下正常工作時可能產生的最大誤差。即當儀器外部環境的各種影響、儀器內部的工作狀況及被測對象狀態為任意的組合時，儀器工作所能產生誤差的最大值。這種表示方式的優點是使用方便，可利用工作誤差直接估計測量結果誤差的最大范圍。缺點是由于工作誤差是在最不利組合下給出的，而在實際測量中環境條件、儀表本身和被測對象所有最不利組合出現的概率很小，所以，用工作誤差來估計平時某次正常測量誤差，往往偏大。（） 固有誤差當環境和各種試驗條件均處于

38、基準條件下時，檢測儀器所反映的誤差稱固有誤差。由于基準條件比較嚴格，所以，固有誤差可以比較準確地反映儀器本身所固有的技術性能。（） 影響誤差影響誤差是指僅有一個參量處在檢測儀器（系統）規定工作范圍內，而其他所有參量均處在基準條件時檢測儀器（系統）所具有的誤差，如環境溫度變化產生的誤差、供電電壓波動產生的誤差等。影響誤差可用于分析檢測儀器（系統）誤差的主要構成，以及尋找減小和降低儀器誤差的主要方向。（） 穩定性誤差穩定性誤差是指儀表工作條件保持不變的情況下，在規定的時間內，檢測儀器（系統）各測量值與其標稱值間的最大偏差。用穩定性誤差估計平時某次正常測量誤差，通常比實際測量誤差偏小。工程上，常用工

39、作誤差和穩定性誤差結合來估計平時測量誤差和測量誤差范圍，評價檢測儀器在正常使用時所具有的實際精度。一般情況下，儀表精度等級的數字愈小，儀表的精度愈高。如級的儀表精度優于級儀表，而劣于級儀表。工程上，單次測量值的誤差通常就是用檢測儀表的精度等級來估計的。但值得注意的是，精度等級高低僅說明該檢測儀表的引用誤差最大值的大小，它決不意味著該儀表某次實際測量中出現的具體誤差值是多少。【例】被測電壓實際值約為，現有四種電壓表： 級、量程為的 表；級、量程為 的表；級、量程為的表；級、量程為 的 表。請問選用哪種規格的電壓表進行測量產生的測量誤差較小？【解】分別用四種表進行測量可能產生的最大絕對誤差如下：表B表C表D表答：四者比較，通常選用 表進行測量所產生的測量誤差較小。由上例不難看出，檢測儀表產生的測量誤差不僅與所選儀表精度等級 有關，而且與所選儀表的量程有關。通常量程和測量值 相差愈小，測量準確度較高。所以，在選擇儀表時，應選擇測量值盡可能接近的儀表量程。

溫度傳感器標志：溫度傳感器

綜述
Figure1 展示了DS18B20的結構圖。內部64位ROM用于存儲設備唯一的串號。scratchpad包含一個2字節的溫度寄存器，用于存儲由溫度傳感器件發送來的數字輸出。另外，scratchpad還提供了用于訪問1個字節的最大值警報觸發寄存器和1個字節的最小值警報觸發寄存器的接口（TH和TL）,和一個字節的配置寄存器。配置寄存器允許用戶設置溫度轉數字值的分辨率(9位—12位)。TH、TL和配置寄存器都是EEPROM，所以，當斷電時他們將保持數據不丟失。
DS18B20采用DALLAS公司獨特的單總線協議，使總線傳輸只需一根控制信號。因為所有的設備都通過三態或漏極開路端口鏈接到總線控制線需要一個弱上拉電阻(the DQ pin in the case of the DS18B20).在此單總線系統中，微控制器(主控機)通過每個芯片內部的64位串號來區分和尋址。單總線協議包含了一個詳細的關于命令和“time slots”的說明（在單總線系統的數據手冊中有所介紹）。
DS18B20另外的一個特色是，它具備在沒有外部電源的情況下正常工作的能力。當總線為高電平時，電源被接有上拉電阻的DQ引腳所取代。當總線為低電平時，高總線信號也可以指示內部(Cpp)給設備提供電源(The high bus signal also charges an internal capacitor (CPP), which then supplies power to the device when the bus islow.)。這是一種被稱為備用電源的單總線供電方式。作為一個備胎，DS18B20也可以通過VDD直接作為外部電源。

DS18B20 區塊圖 Figure 1

操作
DS18B20的核心是它的直接轉換數字溫度傳感器件。溫度傳感器件的分辨率可由用戶定義為9、10、11、12位，顯然，伴隨分辨率的增加，可識別的溫度增益單位分別為0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C。默認分辨率為12位。DS18B20上電后即進入閑置狀態，要讓它進行一個溫度測量和A/D轉換，控制者必須發出一個轉換命令T [44h]。當其數據轉換完畢后，將把數據存入scratchpad中的2字節溫度寄存器中，接著DS18B20會從新進入閑置狀態。如果DS18B20使用外部電源供電，在轉換命令T發出后不久，控制者可以發出“read time slots”，此時如果DS18B20傳回0進則表示轉換正在進行，傳回1表示轉換結束。如果DS18B20使用備用電源供電(parasite power),這種方式將不適用，因為在整個的溫度轉換過程中，由于上拉電阻的作用，總線一定是高電平。總線需要備用電源的情況在數據手冊的 POWERING THE DS18B20 處有說明。
DS18B20的輸出溫度被校正為百分率，溫度數據被存儲為一個16位數(由溫度寄存器擴展兩位而來)。標志位S表示溫度是正值還是負值：S=0表示正值，S=1表示負值。如果DS18B20分辨率被設置為12位，則溫度寄存器所有位都將包含有效數據。分辨率設為11位，則bit0(最低位)無定義；分辨率設為10位，則bit1和bit0都無定義；分辨率設為9位，則bit2、bit1、bit0都無定義。

溫度寄存器格式  Figure 2

溫度/數據 關聯  Table 2

操作——警告信號
在DS18B20提交了一次溫度值后，該溫度值需要比較一下定義在一個字節的TH和TL寄存器（see Figure3）中的兩個補充警告觸發值。標志位S表示溫度值是正或者負值：S=0代表正值，相反S=1代表負值。TH和TL可以通過scratchpad中的第二和第三字節訪問到。

TH  和 TL 寄存器格式 Figure 3

only bits 11 through 4 of the temperature register are used in the TH and TL comparison since TH and TL are 8-bit registers.如果測量的溫度小于等于TL或大于TH的值，一個警告標志將在DS18B20內產生，每次溫度測量結束后，該標志都會更新；因此，如果警告標志產生，這個標志將停止下一次的溫度轉換。
主控設備可以通過發送警告搜索命令[ECh],來檢查DS18B20的警告標志狀態。任何一個DS18B20s都有該標志，它將應答你發出的查詢命令，所以控制者可以知道芯片是否已經觸發了警告標志。If an alarm condition existsand the TH or TL settings have changed, another temperatur e conversion should be done to validate the alarm condition.

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS
電源
DS18B20可以通過VDD腳接外部電源，或者它可以使用備用電源模式，備用電源模式保證DS18B20在沒有外部供應的情況下工作。對于需要遠程溫度感知或者非常嚴格的空間限制下的應用程序非常有用。Figure1 展示了DS18B20的備用電源控制電路，當單總線為高電平時，備用電源控制電路汲取由DQ管腳輸送的能量(就是給電容充電)。當總線為高電平，汲取的電荷一方面提供給芯片工作用，另外一方面存儲進備用電源（Cpp）以備總線為低電平時再取用。當DS18B20工作于備用電源模式，VDD管腳必須接地。
在備用電源模式，單總線和Cpp可以提供足夠電流給DS18B20進行大部分的操作。。。。。。

SUPPLYING THE PARASITE-POWERED DS18B20 DURING TEMPERATURE ConVERSIONS Figure 4

POWERING THE DS18B20 WITH AN EXTERNAL SUPPLY Figure 5

1-WIRE SIGNALING
DS18B20使用嚴格的單總線傳輸協議來確保數據的完整性。該協議定義了幾個信號：復位脈沖、存在脈沖、寫0脈沖、寫1脈沖、讀0脈沖、讀1脈沖。除了存在沖，其他脈沖都由控制者發出。

INITIALIZATION PROCEDURE: RESET AND PRESENCE PULSES
DS18B20的所有傳輸開始于一個初始化序列，其中包含一個復位脈沖，緊隨復位脈沖的是由DS18B20發回的存在脈沖，當DS18B20對復位脈沖回應存在脈沖時，表示總線現在已經準備好了，放馬來吧。
在初始化序列中，總線的控制者通過把總線拉低（至少持續480us）來發送（Tx）復位脈沖。總線控制者接著釋放總線并進入接受模式（Rx）。當總線被釋放，5K的上拉電阻使總線至高。當DS18B20發現出現一個上升沿，它等待15us—60us接著通過將總線拉低（60us—240us）來傳送一個存在脈沖。

DS18B20 MEMORY MAP  Figure 7

INITIALIZATION TIMING  Figure 13

READ/WRITE TIME SLOTS
The bus master writes data to the DS18B20 during write time slots and reads data from the DS18B20 during read time slots. One bit of data is transmitted over the 1-Wire bus per time slot.

WRITE TIME SLOTS
有兩種寫時序：“Write 1”和“Write 0”，總線控制者使用 Write 1 時序寫一個邏輯1給DS18B20，使用 Write 0 時序寫一個邏輯0給DS18B20。所有的寫時序至少持續60us，最少1us的恢復時序在單獨的一個寫操作中。每一種寫時序通過主控將總線拉低進行表示（see Figure14）。
為了生成一個寫1時序，在把總線拉低后，總線的控制者必須在15us內將其釋放。為生成一個寫0時序，在總線被拉低后，總線的控制者必須繼續保持拉低狀態（至少持續60us）。
DS18B20采樣單總線在一個時間段內（15us—60us），在控制者開始總線時序后。如果在采樣時間段內，總線是高電平，則1被寫入DS18B20，如果總線為低，則0被寫入DS18B20

READ/WRITE TIME SLOT TIMING DIAGRAM  Figure 14

READ TIME SLOTS
當控制者發出讀時序時，DS18B20可以只傳送數據。因此，控制者在發出一個讀Scratchpad[BEh]或讀電源支持[B4h]命令后，必須直接生成讀時序，所以DS18B20可以提供要求的數據。另外，控制者在發出轉換命令T[44h]或Recall EE [B8h]命令后，可以生成讀時序。。。。。。
所有的讀時序必須持續至少60us，恢復時間至少持續1us。控制者通過把總線拉低至少1us然后釋放來表示一個度時序的產生。在控制者開始讀時序后，DS18B20將開始通過總線發送1或0。The DS18B20 transmits a 1 by leaving the bus high and transmits a 0 by pulling the bus low.當傳送0，DS18B20在時序的結尾將釋放總線（總線將被拉高）。Output data from the DS18B20 is valid for 15 us after the falling edge that initiated the read time slot.因此，控制者必須在15us內釋放總線并且采樣總線狀態，在時序的開始時。

DETAILED MASTER READ 1 TIMING Figure 15
Figure 15 illustrates that the sum of Tinit , Trc, and Tsample must be less than 15us for a read time slot.
Figure 16 shows that system timing margin is maximized by keeping Tinit and Trc as short as possible and by locating the master sample time during read time slots towards the end of the 15 us period

單總線時序

1、初始化(復位和存在脈沖)
由控制者將總線拉低（>480us），釋放總線；當器件檢測到上升沿時，等待15~60us，器件再將總線拉低（60~240us）。控制者檢測到此存在脈沖后，表明器件已經做好讀/寫準備。
2、寫
一個單獨的寫時序至少要持續60us（<120us）. 上升沿至少持續1us 寫1：控制者將總線拉低（

DS18B20 OPERATION EXAMPLE 1
In this example there are multiple DS18B20s on the bus and they are using parasite power. The bus master initiates a temperature conversion in a specific DS18B20 a nd then reads its scratchpad and recalculates the CRC to verify the data.

DS18B20 OPERATION EXAMPLE 2
In this example there is only one DS18B20 on the bus  and it is using parasite power. The master writes to the TH, TL, and configuration registers in the DS18B20 scratchpad and then reads the scratchpad and recalculates the CRC to verify the data. The master  then copies the scratchpad contents to EEPROM.

關于85度問題
DS18B20默認12位分辨率，在手冊的 AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS 下已經說明，不同分辨率所需要的轉換時間不同，12位分辨率一般在500—750ms之間，很多人寫程序，發送完轉換指令[44h],就直接讀，由于DS18B20默認上電溫度寄存器的值為85，第一次讀由于轉換時間不足，讀回的是85.一旦轉換時間夠長，則新的數據將覆蓋85，然后傳回。

#include

dula=1;
  P0=table[A1];        //顯示百位
  dula=0;
  wela=1;
  P0=0x7e;
  wela=0;
  delay(1);

dula=1;
  P0=table1[A2];        //顯示十位
  dula=0;
  wela=1;
  P0=0x7d;
  wela=0;
  delay(1);
  dula=1;
  P0=table[A3];        //顯示個位
  dula=0;
  wela=1;
  P0=0x7b;
  wela=0;
  delay(1);
}
void dsreset()    //復位脈沖的低電平至少持續480us
{
DS=0;
delay(1);     //延時一毫秒
DS=1;
delay(1);      //延時一下
}
bit read_bit()    // 一個讀的標志是控制者拉低總線(<15us),再釋放總線 {    bit dat;    DS=0;    delay3us(1);  // 低電平維持3us    DS=1;    delay3us(1);    dat=DS;      // 從總線讀回一位    delay3us(3);    DS=1;          // 讀0時，在用戶取樣過后，最后將總線釋放(時序圖中要求，但實測此步可省)    return dat; } uchar read_byte() {    uchar i,j,dat;    dat=0;    for (i=0;i < 8;i ++)    {        j=read_bit();        dat=(j << 7) | (dat >> 1);    //讀時先發最低位，我們需要反向變換一下
}
return dat;
}
void write_byte(uchar dat)
{
uchar j;
bit testb;
for (j=1;j

溫度傳感器標志：溫度傳感器基礎知識

溫度傳感器基礎知識

一、溫度測量的基本概念

1、溫度定義：

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點（零點）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標有華氏溫標、攝氏溫標、熱力學溫標和國際實用溫標。

攝氏溫標（℃）規定：在標準大氣壓下，冰的熔點為0度，水的沸點為100度，中間劃分100等份，每等分為攝氏1度，符號為℃。

華氏溫標（℉）規定：在標準大氣壓下，冰的熔點為32度，水的沸點為212度，中間劃分180等份每等份為華氏1度符號為℉。

熱力學溫標（符號T）又稱開爾文溫標（符號K），或絕對溫標，它規定分子運動停止時的溫度為絕對零度。

國際溫標：國際實用溫標是一個國際協議性溫標，它與熱力學溫標相接近，而且復現精度高，使用方便。目前國際通用的溫標是1975年第15屆國際權度大會通過的《1968年國際實用溫標-1975年修訂版》，記為：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68溫度存在一定的不捉，國際計量委員會在18屆國際計量大會第七號決議授權予1989年會議通過1990年國際ITS-90，ITS-90溫標替代IPS-68。我國自1994年1月1日起全面實施ITS-90國際溫標。

1990年國際溫標：

a、溫度單位：熱力學溫度是基本功手物理量，它的單位開爾文，定義為水三相點的熱力學溫度的1/273.16，使用了與273.15K（冰點）的差值來表示溫度，因此現在仍保留這個方法。根據定義，攝氏度的大小等于開爾文，溫差亦可用攝氏度或開爾文來表示。國際溫標ITS-90同時定義國際開爾文溫度（符號T90）和國際攝氏溫度（符號t90）。

b、國際溫標ITS-90的通則：ITS-90由0.65K向上到普朗克輻射定律使用單色輻射實際可測量的最高溫度。ITS-90是這樣制訂的即在全量程，任何于溫度采納時T的最佳估計值，與直接測量熱力學溫度相比T90的測量要方便的多，而且更為精密，并且有很高的復現性。

c、ITS-90的定義：

第一溫區為0.65K到5.00K之間，T90由3He和4He的蒸汽壓與溫度的關系式來定義。

第二溫區為3.0K到氖三相點（24.5661K）之間T90是氦氣體溫度計來定義。

第三溫區為平蘅氫三相點（13.8033K）到銀的凝固點（961.78℃）之間，T90是由鉑電阻溫度計來定義，它使用一組規定的定義內插法來分度。銀凝固點（961.78℃）以上的溫區，T90是按普朗克輻射定律來定義的，復現儀器為光學高溫計。

二、溫度測量儀表的分類

溫度測量儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀表比較簡單、可靠、測量精度較高；但因測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交金剛，需要一定的時間才能達到熱平衡，所以存在測溫的延遲現象，同時受耐高溫材料的限制，不能應用于很高的溫度測量。非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測量元件不需要與被測介質接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應速度一般也比較快；但受到物體的發射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。

三、傳感器的選用

國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

（一）、現代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理選用傳感器，是在進行某個量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。

1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型：要進行一個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，那一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器的體積要求；測量方式為接觸式或非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，是進口還是國產的，價格能否接受，還是自行研制。

2、靈敏度的選擇：通常，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好，因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號才比較大有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統放大，影響測量精度，因此要求傳感器本身具有很高的信躁比，盡量減少從外界引入的廠憂信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器，如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

3、頻率響應特性：傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有一定的延遲，希望延遲越短越好。傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態測量中，應根據信號的特點（穩態、隨機等）響應特性，以免產生過火的誤差。

4、線性范圍：傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值，傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內可以將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性，這會給測量帶來極大的方便。

5、穩定性：傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱穩定性。影響傳感器長期穩定的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環境。因此，要使傳感器具有良好的穩定性，傳感器必須要有較強的環境適應能力。在選擇傳感器之前，應對其使用環境進行調查，并根據具體的使用環境選擇合適的傳感器，或采取適當的措施，減少環境影響。在某些要求傳感器能長期使用而又輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩定性要求更嚴格，要能夠經受住長時間的考驗。

6、精度：精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以，不必選得過高，這樣就可以在滿足同一測量的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器，自制傳感器的性能應滿足使用要求。

（二) 測溫器：

1、熱電阻：熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的，它不廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。

① 熱電阻測溫原理及材料：熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用銠、鎳、錳等材料制造熱電阻。

② 熱電阻測溫系統的組成：熱電阻測溫系統一般由熱電阻、連接導線和數碼溫度控制顯示表等組成。必須注意兩點：“熱電阻和數碼溫度控制顯示表的分度號必須一致；為了消除連接導線電阻變化的影響，必須采取三線制接法。”

2、熱敏電阻：NTC熱敏電阻器，具有體積小，測試精度高，反應速度快，穩定可靠，抗老化，互換性，一致性好等特點。廣泛應用于空調、暖氣設備、電子體溫計、液位傳感器、汽車電子、電子臺歷等領域。

3、熱電偶：熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。其優點是：

① 測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質影響。

② 測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶最低-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。

③ 構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

(1)．熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

(2)．熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。

標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。

非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

(3)．熱電偶冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

四、我國在溫控領域的八大進展

我國儀器儀表在實現微型化、數字化、智能化、集成化和網絡化等方面緊跟國際發展的步伐，加大具有自主知識產權部分的開發研制及產業化的力度，取得了顯著的進展。其中，值得提出的重大科技進展主要包括以下八個方面：

1.先進工業自動化儀器儀表及系統實現了模塊化與全數字集成，達到產業化要求，廣泛用于鋼、電、煤、化、油、交通、建筑、國防、食品、醫藥、農業、環保等領域，向具有自主知識產權方向邁出了堅實的一步。

2.智能式系列測試儀器與自動測試系統的研究及產業化水平大幅度提高，組建了航空航天測試、機電產品測試、家用電器測試、地震監測、氣象探測、環境監測等各行業的自動測試系統。總體水平達到國外先進產品水平，而售價明顯低于國外產品。

3.微波毫米波矢量網絡分析儀研制成功及批量生產，標志著我國成為繼美國之后世界第二個能生產此類高精尖儀器的國家。

4.研究開發出有自己特色的納米測控及微型儀器，碳納米管的定向制備及結構與物理性質的探測居世界領先地位。

5.完成完整的電學量子標準和1.5×10－5級國家電能標準裝置，使我國電計量標準處于國際先進水平。

6.開展了具有自主知識產權的科學儀器攻關，提升了我國科學儀器的整體水平。

7.建立了產學研相結合、國內外相結合的發展機制，拓寬了科學儀器的應用領域，如開發成功海關防偽票證的光譜儀器，在全國海關推廣后，累計查獲假票證價值540億元，為國家挽回巨大經濟損失。國產科學儀器的市場占有率由“八五”期間的13%提高到“九五”末期的25%。

8.高強度聚焦超聲腫瘤治療系統研制成功并批量生產，超聲醫療儀器在腫瘤無創治療方面具有國際領先優勢

溫度傳感器標志：溫度傳感器有哪些用途 標致307溫度傳感器故障的表現是什么

在汽車當中，會用到很多的傳感器，比如發動機上會用到霍爾傳感器，空調、離合器上會使用溫度傳感器。下面傳感器那些事就給大家說說溫度傳感器有哪些用途，標致307溫度傳感器故障的表現是什么?
　　標致307溫度傳感器故障的表現
　　溫度傳感器有哪些用途
　　溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學特性及熱噪聲等等。隨著生產的發展，新型溫度傳感器還會不斷涌現。
　　由于工農業生產中溫度測量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內使用。
　　標致307溫度傳感器故障的表現
　　標致307溫度傳感器故障的表現
　　標致307溫度傳感器搭鐵線接觸不良，數據流會顯示異常低溫，低溫空氣密度高，會加大噴油脈寬，造成混合汽過濃。傳感器短路，數據流會顯示異常高溫，高溫空氣密度低，會減少噴油脈寬，造成混合汽過稀。進氣溫度傳感器溫度越高混合汽越濃，傳感器斷路或搭鐵不良會造成混合汽過稀，導致啟動困難。傳感器專家網認為，進氣溫度傳感器壞了，起動困難、怠速不穩、尾氣排放超標;無法準確的將信號傳遞給ecu。無法準確控制噴油。會導致汽車油耗增加。
　　溫度傳感器的使用范圍非常廣泛，標致307溫度傳感器故障的表現是起動困難、怠速不穩，而且還會使汽車的尾氣排放超標。