溫度是國際單位制中7個基本物理量之一。在生產和科學研究中，許多物理現象和化學過程都是在一定的溫度下進行的，人們的生活也和它密切相關。

溫度傳感器的種類

溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式，可分為接觸式和非接觸式兩大類：　

接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。常用的有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。

溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。檢測部分與被測對象有良好的接觸，通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。

在一定的測溫范圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差，而接觸式溫度傳感器一般測量精度較高。

非接觸式溫度傳感器

非接觸式溫度傳感器可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。

優點是測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發展，輻射測溫 逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。

最常用工作原理基于黑體輻射基本定律的輻射測溫法。

輻射測溫法包括：亮度法、輻射法、比色法。

各類輻射測溫方法只能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。而材料表面發射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態、涂膜和微觀組織等有關，因此很難精確測量。

1、金屬膨脹原理設計的傳感器

金屬在環境溫度變化后會產生一個相應的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應進行信號轉換。

2、雙金屬片式傳感器

雙金屬片由兩片不同膨脹系數的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個輸出信號。

3、雙金屬桿和金屬管傳感器

隨著溫度升高，金屬管長度增加，而不膨脹鋼桿的長度并不增加，這樣由于位置改變，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來可以轉換成一個輸出信號。

4、液體和氣體的變形曲線設計的傳感器

在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應產生體積的變化。多種類型的結構可以把這種膨脹的變化轉換成位置的變化，這樣產生位置的變化輸出(電位計、感應偏差、擋流板等等)。

5、熱敏電阻溫度傳感器

熱敏電阻是用半導體材料，大多為負溫度系數，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產工藝有很大關系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。

熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。

熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可測溫度范圍也小于熱偶。它非常適合需要進行快速和靈敏溫度測量的電流控制應用。尺寸小對于有空間要求的應用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。

熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優點，它能很快穩定，不會造成熱負載。不過也因此很不結實，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發熱。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導致永久性的損壞。

6、熱電偶溫度傳感器

熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。當熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差。可用測量的電勢差來計算溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為熱電偶。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏/℃之間。

由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。

熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應各種大氣環境，而且結實、價低，無需供電，也是最便宜的。熱電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱電偶并不適合高精度的的測量和應用。

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。

七個基本類型的溫度測量傳感器

七個基本類型的溫度測量傳感器是熱電偶，電阻溫度設備，紅外輻射器，雙金屬設備，液體膨脹設備，分子狀態變化和硅二極管。最常見的溫度傳感器是熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。

1、熱電偶：測溫范圍廣，便宜　

熱電偶是電壓設備，可指示電壓變化時的溫度測量。隨溫度升高熱電偶的輸出電壓升高——不一定是線性的。熱電偶通常位于金屬或陶瓷屏蔽罩內，以防止其暴露于各種環境中。金屬護套熱電偶也可提供多種類型的外部涂層，例如鐵氟龍，可在酸和強堿溶液中無故障使用。

熱電偶由兩條不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起，組成回路。這個末端連接點被稱為Hot Junction（熱端），而金屬線連接的另一端叫冷端。　

熱電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，主要好處是寬溫度范圍和適應各種大氣環境，而且結實、價低，無需供電，尤其最便宜；缺點是精度不夠高，不適合高精度的應用。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃，最高可達+2800℃。

2、熱敏電阻：體積小，響應快

熱敏電阻由半導體制成，其電阻隨溫度而變化，其電阻值也發生變化，對于不同金屬來說，溫度每變化一度電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。　

熱敏電阻采用的是半導體，大多是負溫度系統，即阻值隨溫度增加而降低，而溫度小的變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。同時體積非常小，對溫度變化的響應快，對自熱誤差極為敏感，精度較高，但需要使用電流源，測溫范圍較小，價格較貴。

但熱敏電阻線性度極差，表現出高度非線性電阻-溫度曲線。而這與與生產工藝有很大關系，所以制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。　

3、RTD（電阻溫度探測器）：最精確、最穩定

電阻式溫度測量裝置也是電性的。它不像熱電偶那樣使用電壓，而是利用物質的另一個隨溫度變化的特性--電阻。而使用的電阻器件可分為：金屬電阻溫度器件（RTD）和熱敏電阻。

RTD與熱敏電阻類似，都是電阻隨溫度而變化，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。不同的是，熱敏電阻由半導體材料制成a，而RTD則由金屬制成，所以也叫鉑電阻，也有部分是由鎳或銅制成的。RTD可以采用許多不同的形狀，例如繞線，薄膜等。

RTD是最精確和最穩定的溫度傳感器，它的線性度優于熱偶和熱敏電阻。但RTD是最貴的溫度傳感器。因此最適合對精度有嚴格要求，而速度和價格不太關鍵的應用領域。

4、IC型溫度傳感器

IC型溫度傳感器是一種數字溫度傳感器，它有非常線性的電壓 ∕ 電流—溫度關系。有些IC傳感器甚至有代表溫度、并能被微處理器直接讀出的數字輸出形式。　

溫度IC提供產生正比于溫度的易讀讀數方法，也很便宜，但缺點是會受到配置和速度限制，測溫范圍非常有限，存在自熱、不堅固和需要外電源的問題。因為溫度IC需要有外電源，所以通常是嵌入在電路中而不用于探測。

5、紅外傳感器

紅外傳感器是非接觸式傳感器。例如，如果您將一個典型的紅外傳感器無接觸地舉到桌子的前部，則該傳感器會通過其輻射來告訴您桌子的溫度——在正常室溫下約為68°F。在非接觸式冰水測量中，由于蒸發，冰水在0°C下會稍微測量，這會稍微降低預期的溫度讀數。

6、雙金屬裝置

雙金屬裝置在加熱時利用金屬膨脹的優勢。在這些設備中，兩種金屬結合在一起并與指針機械連接。加熱時，雙金屬帶的一側將比另一側擴展更多。并且當正確地對準指針時，會顯示溫度測量值。優點是便攜性和與電源的獨立性。但是通常不如電氣設備準確，并且無法像熱電偶或RTD這樣的電氣設備輕松記錄溫度值。但是可移植性是正確應用程序的絕對優勢。

7、液體膨脹裝置——溫度計

溫度計是眾所周知的液體膨脹裝置。一般分為兩個類別：汞類型和有機液體類型。兩者區別明顯，因為汞裝置在如何安全運輸或運輸方面有一定的局限性。例如，汞被認為是環境污染物，因此破損可能是危險的。裝運前，請務必檢查當前對汞產品空運的限制。

8、硅二極管

硅二極管傳感器是一種專門為低溫范圍開發的器件。從本質上講，它們是一種線性器件，在低低溫區域，二極管的電導率呈線性增長。無論你選擇什么樣的傳感器，它都不可能單獨工作。由于大多數傳感器的選擇在溫度范圍和精度上有重疊，因此傳感器的選擇將取決于如何將其集成到一個系統中。

10、狀態變化傳感器

狀態變化溫度傳感器測量的就是溫度變化帶來的材料狀態變化，就像從冰到水再到蒸汽的變化。市面上可以買到的這種類型的設備有標簽、顆粒、蠟筆或油漆的形式。例如，標簽可以用在蒸汽疏水閥上。當疏水閥需要調整時，它就會變熱;然后，標簽上的白點就會通過變黑來表示溫度的上升。即使溫度恢復正常，白點也會保持黑色。

例如，一個典型的標簽在低于所感應的溫度時是全黑的。隨著溫度測量值的上升，在例如33°F的位置會出現一種顏色--首先是藍色，然后是綠色，最后是棕色，當它通過指定溫度時。在任何特定的液晶設備中，您通常會看到兩個相鄰的色點--藍色的色點略低于溫度指示器，棕色的色點略高于溫度指示器。這可以讓您估計溫度，例如，在85°和90°F之間。

溫度傳感器的封裝形式

一、普通金屬直管封裝溫度傳感器

鉑電阻PT100溫度傳感器使用溫度150℃。

這種溫度傳感器的封裝形式多用在簡單的安裝環境里，根據測量的溫度范圍分為高溫、中溫或普通和低溫溫度傳感器，高溫測量溫可達到長期工作溫度400℃，低溫可到-200℃。

二、螺紋封裝溫度傳感器

螺紋溫度傳感器多用在需要固定溫度傳感器的環境，所用螺紋基本都是標準螺紋，根據溫度傳感器安裝位置選擇螺紋的大小。

螺紋在前端的溫度傳感器

螺紋在側面的溫度傳感器

整體都是螺紋的溫度傳感器

三、法蘭盤安裝的大型溫度傳感器

這種溫度傳感器多用在大型的管道或設備上。

水處理用法蘭安裝溫度傳感器探桿

四、壁掛式溫度傳感器

壁掛式溫度傳感器多用在室內或者箱體柜體中，安裝簡潔，帶有顯示屏的還可以現場讀數。

壁掛式帶數顯溫度傳感器

五、尾端帶各種插頭的溫度傳感器

溫度傳感器為方便安裝可以在尾端加裝各種插頭，免除了接線的煩惱，即插即用。

插在數據采集儀上的溫度傳感器

M插頭的溫度傳感器方便安裝在溫控器內