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温敏式传感器测量、监控和控制温度变化的关键元件

课程目标理解基本原理掌握温敏传感器的工作机制和特性分类识别能力辨别不同类型传感器的特点和应用场景实际应用技能学会选型、安装和故障排除发展趋势把握

目录1基础知识概述、原理和分类2主要类型热电阻、热敏电阻、热电偶、半导体3应用与发展选型、应用场景、未来趋势

第一部分：温敏式传感器概述基本介绍定义与作用工作原理温度与电信号转换分类方式按材料和特性发展历程从简单到复杂

什么是温敏式传感器？定义能将温度变化转换为可测量电信号的器件工作原理利用材料的物理特性随温度变化的规律输出形式电阻值、电压、电流或数字信号

温敏式传感器的基本原理温度变化环境温度发生改变材料特性变化电阻、电势差等物理属性改变信号转换变化量转为电信号信号处理放大、滤波、数字化

温敏式传感器的分类1半导体型集成化高、数字接口2热电偶高温测量、耐恶劣环境3热敏电阻灵敏度高、成本低4热电阻线性好、精度高

温敏式传感器的发展历史1早期探索1800年代：塞贝克发现热电效应2工业应用1920年代：铂电阻标准化3半导体时代1960年代：热敏电阻普及4智能化阶段2000年后：集成数字传感器

第二部分：热电阻传感器线性关系电阻与温度近似线性变化高精度测量精确度高宽量程覆盖多种工业应用多种材料铂、铜、镍等金属

热电阻传感器原理物理现象金属导体电阻随温度升高而增大纯金属导体呈现良好线性特性数学关系R=R?[1+α(T-T?)]α为温度系数，各金属不同

金属热电阻0.00385铂电阻系数标准温度系数Ω/Ω/°C0.00427铜电阻系数灵敏度高于铂0.00617镍电阻系数最高灵敏度-200~850测量范围铂电阻工作温度°C

铂电阻（Pt100）特性温度(°C)电阻值(Ω)

铜电阻特性温度系数约0.00427/°C，灵敏度较高测量范围-50°C至+150°C，范围较窄特点线性度好，价格低，容易氧化用途电机绕组温度监测，变压器温控

镍电阻特性优势温度系数大（0.00617/°C）灵敏度高成本低于铂电阻局限性线性度较差温度范围窄（-60°C至+180°C）长期稳定性不如铂电阻

热电阻的优缺点优点精度高，稳定性好良好线性关系，标准化程度高长期稳定性好，漂移小缺点自热效应，需电流激励响应时间较长成本较高，对冲击敏感

热电阻的应用场景

第三部分：热敏电阻传感器NTC热敏电阻负温度系数，温度升高电阻减小PTC热敏电阻正温度系数，温度升高电阻增大材料构成金属氧化物半导体材料应用领域家电、汽车、医疗设备

热敏电阻传感器原理半导体特性利用半导体材料电阻温度效应载流子变化温度改变半导体中载流子数量电阻变化载流子数量变化引起电阻值变化信号输出转换为电压信号进行测量

热敏电阻的类型：NTC和PTC特性NTC热敏电阻PTC热敏电阻温度系数负温度系数正温度系数电阻-温度关系温度升高，电阻减小温度升高，电阻增大主要应用温度测量、补偿过流保护、自控加热

NTC热敏电阻特性电阻-温度关系R=R?e^(B(1/T-1/T?))B值：材料常数，典型值3000-5000K特点灵敏度高，温度分辨率可达0.1°C非线性特性，需校准价格低廉，结构简单

PTC热敏电阻特性温度(°C)电阻值变化倍数

热敏电阻的优缺点优点灵敏度高，响应快体积小，价格低测量范围宽（-50°C至+300°C）缺点非线性特性明显长期稳定性较差自热效应显著互换性不如热电阻

热敏电阻的应用场景家用电器冰箱温控、空调、电饭煲汽车电子水温传感器、进气温度监测过流保护PTC作为可复位保险丝

第四部分：热电偶传感器1821发现年份塞贝克发现热电效应1700最高温度特殊类型可测量温度(°C)8标准类型国际标准化热电偶类型数量

热电偶传感器原理塞贝克效应两种不同金属形成闭合回路温度差产生两端存在温度梯度热电动势产生与温差成比例的电动势电压测量通过精密仪表测量微弱电压

热电偶的类型类型材料组成温度范围(°C)主要应用K型镍铬/镍硅-200~1300通用型J型铁/康铜-40~750还原性环境T型铜/康铜-200~350低温环境E型镍铬/康铜-200~900高灵敏度需求

热电偶的特性曲线温度(°C)K型(mV)J型(mV)T型(mV)

热电偶的冷端补偿问题来源测量端需要参考端作为基准传统方法冰水混合物保持参考端0°C现代方法电子补偿，测量参考端温度补偿电路自动调整输出电压，消除参考点误差

热电偶的优缺点优点测量范围宽（-270°C~2300°C）结构简单，坚固耐用响应速度快，成本低缺点精度较低（±0.5°C~±2°C）需要冷端补偿输出信号弱，易受干扰

热电偶的应用场景钢铁冶金高温熔炉监控玻璃制造熔化炉温度控制陶瓷烧制窑炉温度曲线控制

第五部分：半导体温度传感器集成化单芯片完成温度检测和信号处理数字输出提供标准数字接