3. 商用传感器

下面,我们来看看和比较一下商用的温度传感器:热电偶、电阻温度计、热敏电阻以及硅IC传感器。我们先开始迅速观察一下,表1比较了它们的特性,而图4是它们的工作范围和准确度。热电偶只不过是两根不同的金属连在一起。连接之后,它就会产生电动势,这电动势随着温度的升高而近似线性增加。热电偶的灵敏度,线性和温度范围是和所用的金属有关。多年来,已经有几种热电偶成为标准,在美国,NIST公布了八种热电偶,让字母代码来识别的毫伏~温度表。其中五种J、K、T、G和N是由碱金属合金制成,有不同的温度范围和用途,灵敏度一般是每摄氏度几十毫伏,其中三种R、S和B是用的金属白金制成的,当然这是常最昂贵的,是最稳定和可以重复的热电偶,最常用于高温工作的,不过灵敏度较低。有些厂商和经销商生产依照这些标准的热电偶导线和无指针。

此外,有些厂商生产适合高温、低温和其它特别用途的特别热电偶。其中最常见的是钨合金热电偶,可以测量高达2015℃,即4260°F的温度。电阻或温度计会有细导线或者金属薄膜制成的线圈。大多数金属的电阻随着温度而变,不过白金或者镍最常用来制造电阻或温度计,通常,电阻式温度计比热电偶更为稳定、准确和灵敏,但只限于较低的温度,白金制的电阻式温度计是最稳定的、准确的。并且适用于最高的温度范围,综合的价格比较低,所以适合中等温度的工艺用途,不过,最近制造的金属薄膜元件的工艺进展已经抵消了镍的廉价优点,这种工艺类似金属膜电阻的原理,有时人们也使用其它金属,主要是铜和一种称为Balco的合金,大多数读者可能熟悉热敏电阻,它们和和热电阻无电阻式温度计不同,它们是高度敏感,非常非线性,只适用于有限的温度范围,热敏电阻也有正温度系数的类型,不过最适合温度的测量的是负温度系数PTC的器件,它的电阻随着温度的升高而减少,大约每度减少3%-5%的电阻,热敏电阻具有任何商用温度传感器的各种尺寸、外型、准确度和价格。温度传感器IC是适合大多数实验使用的最新和最容易的器件。它们是敏感和线性的,并且容易连接运算放大器和模数变换器,在缺点方面,这些IC并不像其它传感器那样标准化,经过精确地校准的IC是比较昂贵的,它们适用的温度范围大约和涂上环氧树脂的热敏电阻相同。