溫度傳感器溫度與溫標展望溫度傳感器溫度與溫標展望溫度傳感器溫度與溫標溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是物體內部分子無規則劇烈運動程度的標志，是工業生產中最普遍、最重要的熱工參數之一。溫度是一個和人們生活環境有著密切關系的物理量，也是一種在生產、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，是國際單位制七個基本量之一。由于溫度是直接影響生產安全、產品質量、生產效率、能源使用情況等的因素，因而對溫度的檢測提出了更高的要求。為了定量地描述溫度，引入一個概念─—溫標。溫標是衡量物體溫度的標準尺度，是溫度的數值表示方法，是規定溫度的讀數起點（零點）和測量的基本單位。國際普遍使用的溫標有四種：熱力學溫標、列氏溫標（德國）、攝氏溫標、華氏溫標（美國）。溫度與溫標1、攝氏溫標水銀體膨脹是線性；標準大氣壓下純水的冰點是攝氏零度，沸點為100度，而將汞柱在這兩點間等分為100格，每等分格為攝氏1度，標記為℃。1740年瑞典人攝氏2、華氏溫標

1714年德國人法倫海脫以水銀為測溫介質，制成玻璃棒水銀溫度計。規定水的沸點為212度，氯化銨與冰的混合物為0度，中間等分為212份，每一份為1度記作℉。稱為華氏溫標。列氏溫標（記為°Ré或°R）由法國科學家列奧米爾於1731年提出的。水的冰點被定為0列氏度，而沸點則為80列氏度。因此，如欲將列氏溫標表示的溫度轉為攝氏溫標，須把列氏乘上1.25（即℃=1.25×°Ré）。如換成熱力學溫標，則使用K=1.25×°Ré+273.15。溫度與溫標3、列氏溫標1954年，國際計量會議選定水的三相點為273.16，并以它的1/273.16定為一度。1848年威廉·湯姆首先提出以熱力學第二定律為基礎，建立溫度僅與熱量有關，而與物質無關的熱力學溫標。因是開爾文總結出來的，故又稱開爾文溫標，用符號K表示。4、熱力學溫標溫度是不能直接加以測量的，它只能借助于冷、熱不同的物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接的測量。世界上第一支溫度計是由意大利著名科學家伽利略于1597年制出的氣體溫度計。一百年后，研制成酒精溫度計和水銀溫度計。隨著現代工業技術發展的需要，相繼研制出金屬絲電阻、溫差電動式元件、雙金屬式溫度傳感器。1950年以后，相繼研制成半導體熱敏電阻器。但真正把溫度變成電信號的傳感器是由德國物理學家賽貝發明的,就是后來的熱電偶傳感器.50年以后,德國人西門子發明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下,本世紀相繼開發了包含半導體熱電偶傳感器在內的多種溫度傳感器。與之相應,根據波與物質的相互作用規律,相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。最近，隨著原材料、加工技術的飛速發展、又陸續研制出各種類型的溫度傳感器。溫度監測的發展紅外測溫水銀溫度計生活用品熱電偶傳感器溫度與溫標展望溫度傳感器溫度與溫標展望溫度傳感器溫度傳感器的來源溫度傳感器是應用最廣的傳感器之一，從空調、冰箱、電飯煲等家電產品直至PC機、手機等，都需要具有溫度傳感功能的器件。氣體溫度傳感器冰箱內的溫度傳感器溫度傳感器被廣泛用于工農業生產、科學研究和生活等領域，使用數量高居各種傳感器之首。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網絡化的方向發展，而國內的溫度傳感器大多停留在分離式，即傳感器與變送器分離。因此對溫度傳感器的研究十分必要。溫度傳感器的來源用于農業物聯網中的傳感器溫度傳感器的發展溫度傳感器，使用范圍廣，數量多，居各種傳感器之首。溫度傳感器的發展大致經歷了以下3個階段。（1）傳統的分立式溫度傳感器（含敏感元件），主要是能夠進行非電量和電量之間轉換。（2）模擬集成溫度傳感器/控制器。（3）智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、集成化向智能化及網絡化的方向發展。電流輸出型溫度傳感器能產生一個與絕對溫度成正比的電流作為輸出電流輸出型溫度傳感器能產生一個與絕對溫度成正比的電流作為輸出分立式溫度傳感器溫度傳感器的發展產生一個與絕對溫度成正比的電流作為輸出。模擬集成溫度傳感器智能溫度傳感器IRM-S01T智能溫度傳感器，用于測量顯示環境溫度溫度傳感器的分類一：溫度傳感器按傳感器與被測介質的接觸方式可分為兩大類：一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器。接觸式：接觸式溫度傳感器的測溫元件與被測對象要有良好的熱接觸，通過熱傳導及對流原理達到熱平衡，這時的示值即為被測對象的溫度。常用的有：熱電偶、熱電阻和熱敏電阻等。特點：精度較高。這類傳感器結構簡單、工作可靠、測量精度高、穩定性好、價格低；但有較大的滯后現象，不方便對運動物體進行溫度測量，被測對象的溫場易受傳感器的影響，感溫元件材料的性質決定測溫范圍等。溫度傳感器的分類非接觸式：非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸。常用的是輻射熱交換原理。常用的非接觸式傳感器：(1)輻射式溫度計：基于普朗克定理光電高溫計，輻射溫度計，比色溫度計。(2)光纖式溫度計：光纖的溫度特性、傳光介質。光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計。特點：此種測溫方法的主要特點是可測量運動狀態的小目標及熱容量小或變化迅速的對象，不與被測物體接觸，不破壞原有的溫度場，在被測物體為運動物體時尤為適用。但精度不高，且受環境的影響比較大。1）電阻式（半導體熱敏電阻、鉑電阻、銅電阻等）2）PN結式（溫敏二極管、溫敏三極管、溫敏閘流管、集成溫度傳感器等）3）熱電式（熱電偶、熱釋電型溫度傳感器）4）輻射式（光學高溫計、光電高溫計、比色高溫計等）

5）其他〔電容式（熱敏電容）、頻率式（石英溫度計）、表面波溫度傳感器、超聲波溫度傳感器等〕溫度傳感器的分類二：若以原理和物理效應來綜合分類，大致可分為五類石英溫度計溫度傳感器的原理溫度傳感器熱信號電信號測量：溫度和與溫度有關的參量傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。優點：信號靈敏度高、易于連續測量、可以遠傳、無需參比溫度；金屬熱電阻穩定性高、互換性好、準確度高，可以用作基準儀表。缺點：需要電源激勵、有（會影響測量精度）自熱現象以及測量溫度不能太高，目前只能達到-50～300℃。常用溫度傳感器電阻式溫度傳感器工作原理：熱電阻溫度傳感器是利用導體或半導體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的，實現了將溫度的變化轉化為元件電阻的變化。有金屬（鉑、銅和鎳）熱電阻及半導體熱電阻（稱為熱敏電阻）。廣泛應用于空調、暖氣、電子體溫計等常用溫度傳感器電阻式溫度傳感器典型的熱阻式傳感器熱敏電阻的結構形式目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。熱電阻的結構:熱電阻主要由電阻體、絕緣套管和接線盒等組成。電阻體由電阻絲、引出線、骨架等組成。常用溫度傳感器熱電偶溫度傳感器工作原理：熱電偶測溫是基于熱電效應，在兩種不同的導體（或半導體）A和B組成的閉合回路中，如果它們兩個接點的溫度不同，則回路中產生一個電動勢，通常我們稱這種現象為熱電勢，這種現象就是熱電效應。熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端回路中所產生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。特點：測量范圍寬、性能穩定、準確可靠、信號可以遠傳和記錄。常用溫度傳感器熱電偶溫度傳感器熱電偶的結構通常都是由熱電極、絕緣材料、保護套管和接線盒等主要部分組成。常用溫度傳感器光纖溫度傳感器

光纖結構:光纖為玻璃光纖，其結構如圖所示，它由導光的纖芯及其周圍的包層組成，包層的外面常有塑料或橡膠等保護套。包層折射率n1略小于纖芯折射率n2，它們的相對折射率差Δ

通常Δ為0.005～0.14這樣的構造可以保證入射到光纖內的光波集中在芯子內傳播。常用溫度傳感器光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器按其工作原理可分兩大類：功能型和非功能型。1、功能型:功能型也稱物性型或傳感型，是利用其某種參數隨溫度變化的特性作為傳感器的主體，即將其作為敏感元件進行測溫。常用溫度傳感器光纖溫度傳感器2、非功能型:非功能型也稱結構型或傳光型，光纖在這類傳感器中只是作傳光的媒質，還須要加上其它的敏感元件才能構成傳感器常用溫度傳感器光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器的基本工作原理：是將來自光源的光經過光纖送入調制器，待測參數溫度與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位等）發生變化，稱為被調制的信號光。再經過光纖送入光探測器，經解調后，獲得被測參數。光纖工作的基礎是光的全反射。當端面入射的光滿足全反射條件時

即使用時應使入射光處于2θc的光錐角內，光纖才能理想地導光。否則，這些光線便從包層中逸出而產生漏光。

常用溫度傳感器光纖溫度傳感器特點：①電絕緣性能好。②抗電磁干擾能力強。③非侵入性。④高靈敏度。⑤容易實現對被測信號的遠距離監控。常用溫度傳感器光纖溫度傳感器發光二極管產生多種顏色的光線，通過光導纖維傳導到東方明珠球體的表面。在計算機控制下，可產生動態圖案。常用溫度傳感器光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器應用：（1）干涉式光纖溫度傳感器；（2）分布式光纖溫度傳感器；（3）非接觸式雙波長光纖溫度傳感器；（4）接觸式雙波長光纖溫度傳感器；（5）半導體吸收式光纖溫度傳感器；（6）使用雙金屬片的光纖溫度傳感器；（7）新型結構光纖溫度傳感器；（8）光纖熒光溫度傳感器，等。除了上述幾類常用傳感器，還有集成數字溫度傳感器、石英晶體測溫傳感器、輻射式溫度傳感器、薄膜熱傳感器等在現代傳感器運用中比較廣泛。常用溫度傳感器溫度與溫標展望溫度傳感器溫度與溫標展望溫度傳感器今后研究方向：（1）提高測溫精度和分辨力；（2）增加測試功能；（3）總線技術的標準化與規范化；（4）可靠性及安全性設計；（5）虛擬溫度傳感器和網絡溫度傳感器；虛擬傳感器：虛擬傳感器是基于傳感器硬件和計算機平臺、并通過軟件開發而成的。利用軟件呵完成傳感器的標定及校準，以實現最佳性能指標。網絡溫度傳感器：網絡溫度傳感器是包含數字傳感器、網絡接口和處理單元的新一代智能傳感器。原理：數字傳感器首先將被測溫度轉換成數字量，再送給微控制器作數據處理。最后將測量結果傳輸給網絡，以便實現各傳感器之間、傳感器與執行器之間、傳感器與系統之間的數據交換及資源共享，在更換傳感器時無須進行標定和校準，可做到“即插即用”