温度传感器的选型技巧与典型应用

【导读】随着物联网应用的兴起，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，在电路规划设计时，工程师需要从温度范围、精度、成本等多个角度考量，为不同的应用选择不同类型的温度传感器。主流的温度传感器有RTD、热敏电阻、热电偶、红外热电堆以及IC传感器。

温度传感器选型

1、RTD

RTD通过温度变化影响自身电阻值来测量温度。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。铂RTD具有响应速度较快，具有良好的线性、重复性和稳定性等优点。

2、热敏电阻

热敏电阻按照温度系数划定，分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)，电阻值随着温度的升高而降低，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。在性能方面，它的响应速度较慢，稳定性一般，测量精度与铂RTD不相上下，为0.05~1.5℃。价格比铂RTD低。

3、热电偶

热电偶属于耐用器件，可用于危险恶劣的环境下。在性能方面，它的测温范围在-200~+2000℃，测温精度在0.5-5.0℃，响应较快。由于暴露于环境中，抗腐蚀性较弱，所以稳定性不如RTD和热敏电阻。

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、IC传感器

IC类温度传感器属于集成式的传感器。IC类温度传感器的优点在于功耗较低，体积小，集成度高。缺点在于，它的响应速度较慢且测试温度范围仅为-70~+150℃，测温精度与热电偶传感器差不多，为0.5-5.0℃。

应用领域

1、工业领域

在工业生产中，温度传感器可以用于测量各种物质的温度，控制加热和冷却设备的工作。例如，在钢铁工业中，温度传感器可以用于测量炉温，实现炉温的自动控制，提高生产效率和产品质量。在化工工业中，温度传感器可以用于监测反应器中的温度，保证反应的安全和稳定。

2、家电领域

在家电领域，温度传感器可以用于各种家电产品中的温度控制。例如，电饭煲中的温度传感器可以控制煮饭的温度，保证饭的煮熟程度。冰箱中的温度传感器可以控制冰箱内部的温度，保持食品的新鲜度。洗衣机中的温度传感器可以控制洗涤水温，保证衣物的清洁度。

3、医疗设备

温度传感器在医疗设备中的应用也非常广泛，例如体温计、血压计、心电图仪等。在体温计中，温度传感器可以感知人体的体温，从而测量出人体的体温值。在血压计中，温度传感器可以感知血压计的温度，从而校准血压计的测量结果。在心电图仪中，温度传感器可以感知人体的皮肤温度，从而校准心电图仪的测量结果。

4、汽车领域

车用温度传感器是汽车电子设备的重要组成部分，担负着信息收集的任务。在汽车电喷发动机系统、自动空调系统中，温度是需测量和控制的重要参数之一。发动机热状态的测量、气体及液体温度的测量，都需要温度传感器来完成。因而车用温度传感器是必不可少的。

总结

温度传感器在各种领域中具有广泛的应用，并且随着物联网技术的不断进步和设备的智能化，温度传感器将成为更多智能设备的核心组件。在未来，温度传感器应用场景还将继续扩大，应用将得到进一步发展和创新。