温度传感器的分类

温度传感器应用于汽车、消费电子、家用电器等产品中。根据温度传感元件的特性，主要分为热敏电阻、 热电偶s、以及电阻温度探测器如图1所示，它们的测量温度范围、测量精度、成本等都有所不同。

首先，快速图表比较了热敏电阻、热电偶和电阻温度检测器

通过上面的对比，大家可以简单的了解到几种测温方案之间的区别，而这些区别也决定了不同的应用场景。 热电偶和RTD方案测温范围广，使用复杂，基本局限于工业应用。热敏电阻NTC因其成本低廉、使用相对方便等特点，被广泛应用。 例如，水温、油温、发动机进气温度、气缸温度等 排气温度汽车等环境都是NTC的应用环境。

热敏电阻

热敏电阻是一种电阻值随温度变化的传感器电阻。根据温度系数，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC热敏电阻）和负温度系数热敏电阻（NTC热敏电阻）。PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，而NTC热敏电阻的阻值随温度升高而减小。它们都是半导体器件。大多数热敏电阻具有负温度系数，少数具有正温度系数。热敏电阻通常由陶瓷材料制成，例如镀在玻璃上的镍、锰或钴的氧化物，这使得它们非常容易损坏。与速动型热敏电阻相比，它们的主要优点是对温度变化的响应速度、准确性和重复性都更高，如图2所示。

主要特点：

①灵敏度高，其电阻温度系数比金属大10～100倍，可检测到10-6℃的温度变化；

②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃至315℃，高温器件适用于315℃以上（目前最高可达200​​0℃），低温器件适用于-273℃至-55℃；

③体积小，能测量其他温度计无法测量的生物体内缝隙、腔道和血管的温度；

④ 使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ之间任意选择；

⑤易于加工成复杂形状，可大批量生产；

⑥稳定性好，过载能力强。

图 3 PTC热敏电阻传感器 具有互换性强、响应速度快等特点，KTY84芯片具有良好的线性度和长期稳定性，可用于柴油喷射系统、油温测量、发动机冷却系统等。

热电偶

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件。它直接测量温度，将温度信号转换成热电势信号，再通过电工仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶的工作温度范围广，可靠性高，精度高，操作简便，灵敏度高。这主要归功于其体积小巧。热电偶也是所有温度传感器中测温范围最广的，从-200℃以下到远高于2000℃。

各种热电偶的外观往往因需要而有很大差异，但其基本结构大致相同，通常由热电极、绝缘套管保护管和接线盒等主要零件组成，通常与显示仪表、记录仪表和电子调节器等配合使用。

图4中的红色和蓝色部分代表两种不同的材质。组成热电偶的导体或半导体称为热电极。焊接在一起的一端将插入测温部位，成为工作端；另一端称为冷端，作为参考端。如果两端温度不同，这种温差会导致导体或半导体的另外两端产生热电势，利用电压采样可以将其转换成相应的温​​度。

主要特点：

1. 组装简单，更换方便；
2. 压簧式感温元件，抗震性好；
3. 测量精度高；
4. 测量范围大（-200℃～1300℃，特殊情况下为-270℃～2800℃）；
5. 热响应时间快；
6. 机械强度高，耐压性能好；
7. 耐高温可达2800度；
8. 使用寿命长。

应用：

热电偶可以在极高和极低的温度范围内工作，范围从-200℃到2300℃。因此， 热电偶广泛应用于冶金、机械、化工等工业领域以及热处理、玻璃制造等需要宽温度范围测量的领域。

图 5 N型热电偶传感器 具有线性好、热电势大、灵敏度高、稳定性和均匀性好、抗氧化性能强、价格低廉、不受短程有序影响等优点，可用于柴油机尾气后处理系统。

电阻式温度检测器（RTD）

RTD 是一种精密温度传感器，由高纯度导电金属（例如铂、铜或镍）绕制成线圈。RTD 的电阻变化与热敏电阻相似。此外，还有薄膜 RTD。这些器件在白色陶瓷基板上沉积了一层薄薄的铂浆。RTD 的作用类似于热电转换器，将温度变化转换为电压变化。铂、铜或镍的电阻-温度关系如图 6 所示。它们具有较大的温度系数，对温度变化响应迅速，抗热疲劳，并且易于加工成精密线圈。

电阻式温度探测器具有正温度系数 (PTC)，但与热敏电阻不同，它们的输出非常线性，可以产生非常精确的温度测量。 RTD 是最精确、最稳定的温度传感器。它们的线性度比热电偶和热敏电阻更好。然而，RTD 的响应速度较慢，而且价格也更昂贵。因此，RTD 最适合那些对精度要求较高、速度和价格不重要的应用。

图 7 RTD Pt200 EGT 传感器 具有规范的线性特性曲线、高稳定性和可靠性、瞬态工况响应时间短等特点，可用于控制和监测DPF/GPF系统、监测重型柴油机SCR系统、保护涡轮增压器温度敏感部件等。

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