如何選擇與應用相匹配的溫度傳感器類型

一種完美（理想）的溫度傳感器必須具有這么幾個特點：對所測量的介質沒有影響；非常精確；響應即時；輸出易于調節。不管是哪種類型的溫度傳感器，都要考慮上述因素。不管測量什么，最重要的是要確保測量設備自身不會影響所測量的介質。進行接觸溫度測量時，這一點尤為重要。選擇正確的傳感器尺寸和導線配置是重要的設計考慮因素，以減少"桿效應"及其他測量錯誤。

將對測量介質的影響降至最低之后，如何準確地測量介質就變得至關重要。準確性涉及傳感器的基本特性、測量準確性等。如果未能解決有關"桿效應"的設計問題，再準確的溫度傳感器也無濟于事。

響應時間受傳感器元件質量的影響，還會受到導線的一些影響。溫度傳感器越小，響應速度越快。使用微處理器后可以更輕松地調節非線性輸出，因此傳感器輸出的信號調節也更不成問題。下表列出了不同溫度傳感器的特性

上述主要類型的溫度傳感器的基本原理有所不同。每種傳感器的溫度范圍也有所不同。熱電偶系列的溫度范圍最廣，跨越多個熱電偶類型。精度取決于基本的傳感器特性。所有傳感器類型的精度各不相同，不過鉑元件和熱敏電阻的精度最高。一般而言，精度越高，價格就越高。

長期穩定性由傳感器隨時間的推移保持其精度的一致程度來決定。穩定性由傳感器的基本物理屬性決定。高溫通常會降低穩定性。鉑和玻璃封裝的繞線式熱敏電阻是最穩定的傳感器。熱電偶和半導體的穩定性則最差。

傳感器輸出依照類型而有所變化。熱敏電阻的電阻變化與溫度成反比，因此具有負溫度系數(NTC)。鉑等基金屬具有正溫度系數(PTC)。熱電偶的輸出較低，并且會隨著溫度的變化而變化。半導體通?？梢哉{節，帶各種數字信號輸出。

線性度定義了傳感器的輸出在一定的溫度范圍內一致變化的情況。熱敏電阻呈指數級非線性，低溫下的靈敏度遠遠高于高溫下的靈敏度。隨著微處理器在傳感器信號調節電路中的應用越來越廣泛，傳感器的線性度愈發不成問題。

通電后，熱敏電阻和鉑元件都需要恒定的電壓或電流。功率調節對于控制熱敏電阻或鉑RTD中的自動加熱至關重要。電流調節對于半導體而言不太重要。熱電偶會產生電壓輸出。

響應時間，即傳感器指示溫度的速度，取決于傳感器元件的尺寸和質量（假定不使用預測方法）。半導體的響應速度最慢。繞線式鉑元件的響應速度是第二慢的。鉑薄膜、熱敏電阻和熱電偶提供小包裝，因此帶有高速選件。玻璃微珠是響應速度最快的熱敏電阻配置。會導致溫度指示有誤的電噪聲是使用熱電偶時的一個主要問題。在某些情況下，電阻極高的熱敏電阻可能是個問題。

導線電阻可能會導致熱敏電阻或RTD等電阻式設備內出現錯誤偏差。使用低電阻設備（例如100Ω鉑元件）或低電阻熱敏電阻時，這種影響會更加明顯。對于鉑元件，使用三線或四線導線配置來消除此問題。對于熱敏電阻，通常會通過提高電阻值來消除此影響。熱電偶必須使用相同材料的延長線和連接器作為導線，否則可能會引發錯誤。盡管熱電偶是最廉價、應用最廣泛的傳感器，但NTC熱敏電阻的性價比卻往往是最高的。下表列出了不同類型溫度傳感器的優勢和劣勢。

每種溫度傳感器都有其優勢和劣勢。熱敏電阻的主要優勢是：靈敏度：熱敏電阻能隨非常微小的溫度變化而變化。精度：熱敏電阻能提供很高的絕對精度和誤差。成本：對于熱敏電阻的高性能，它的性價比很高。堅固性：熱敏電阻的構造使得它非常堅固耐用。靈活性：熱敏電阻可配置為多種物理形式，包括極小的包裝。密封：玻璃封裝為其提供了密封的包裝，從而避免因受潮而導致傳感器出現故障。表面安裝：提供各種尺寸和電阻容差。在熱敏電阻的劣勢中，通常只有自動加熱是一個設計考慮因素。必須采取適當措施將感應電流限制在一個足夠低的值，以便使自動加熱錯誤降低到一個可接受的值。非線性問題可通過軟件或電路來解決，會引發故障的潮濕問題可通過玻璃封裝來解決。所有溫度傳感器都有特定的優勢和劣勢。要確保項目取得成功，關鍵是讓溫度傳感器功能與應用相匹配。