常见的温度传感器类型，各自的用途、原理和特点，以及在实际应用中如何选择。

温度传感器热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:

①测量精度高。由于温度传感器的热电偶与被测对象直接接触，所以不受中间介质的影响。

②测量范围宽。普通温度传感器的热电偶可连续测量-50~+1600℃，某些特殊温度传感器热电偶可测量低至-269℃(如Au-Fe-Ni-Cr)，高至+2800℃(如W-Re)。

③结构简单，使用方便。温度传感器的热电偶通常由两种不同的金属线组成，而且不受尺寸和开头的限制，外面还有保护套，使用起来非常方便

1.温度传感器热电偶测温的基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接成一个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个持续点1和2之间存在温差时，它们之间就会产生电动势，从而在回路中形成一定大小的电流。这种现象被称为热电效应。温度传感器的热电偶就是利用这种效应工作的。

2.温度传感器热电偶的类型及结构形式

(1)温度传感器热电偶类型

常用的温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶。所称标准温度传感器热电偶是指热电势与温度的关系及允许误差在国家标准中有规定，并有统一的标准分度表，且有配套显示仪表可供选择的温度传感器热电偶。非标准化温度传感器热电偶在应用范围或数量级上都不如标准化温度传感器热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于一些特殊场合的测量。我国标准化温度传感器热电偶，从6月1988 65438+10月1，所有温度传感器热电偶和温度传感器热电阻均按IEC国际标准生产，S、B、E、K、R、J、T七种标准化温度传感器热电偶被指定为我国统一设计的温度传感器热电偶。

(2)温度传感器热电偶的结构形式为了保证温度传感器热电偶的可靠稳定运行，其结构要求如下:

①温度传感器热电偶的两个热电极焊接必须牢固；

②两个热电极应绝缘良好，防止短路；

③补偿线与温度传感器热电偶自由端的连接应方便可靠；

(4)保护套应能保证热电极与有害介质完全隔离。

3.温度传感器热电偶冷端的温度补偿

由于温度传感器的热电偶材料一般比较昂贵(尤其是使用昂贵的金属时)，而且测温点与仪表的距离很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿线将温度传感器热电偶的冷端(自由端)延伸到温度稳定的控制室，并连接到仪表端子上。必须指出的是，温度传感器热电偶的补偿线只是起到延长热电极的作用，使温度传感器热电偶的冷端移动到控制室的仪表端，本身并不能消除冷端温度变化对温度测量的影响，没有补偿功能。因此，需要其他校正方法来补偿冷端温度t0≠0℃对温度测量的影响。

使用温度传感器的热电偶补偿线时，一定要注意型号的匹配，极性不能错。补偿线与温度传感器热电偶连接端的温度不应超过100℃。

二、温度传感器热电阻的应用原理

温度传感器热电阻是中低温区最常用的温度检测器。其主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂电阻的测量精度最高，不仅广泛应用于工业测温，还被制成标准参考仪表。

1.温度传感器热电阻测温原理及材料

温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度升高而增大的特性。温度传感器的热电阻大多采用纯金属材料，目前应用最广泛的是铂和铜。此外，诸如铂、镍、锰和铑的材料已经被用于制造温度传感器的热电阻。

2.温度传感器的热电阻结构

(1)精通温度传感器热电阻工业上常见的温度传感器的热电阻感温元件(电阻)的结构和特性见表2-1-11。根据温度传感器热电阻的测温原理，通过温度传感器热电阻阻值的变化直接测量被测温度的变化。因此，温度传感器热电阻的引出线等各种导线的阻值变化都会影响温度测量。为了消除引线电阻的影响，采用三线制或四线制。详见本文第三章第一节。

(2)铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻)、引线、绝缘材料和不锈钢套管组成的固体，如图2-1-7所示。其外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φ mm。

与普通温度传感器的热电阻相比，它具有以下优点:①体积小，内部无气隙，热惯量测量滞后小；②良好的机械性能、抗振动和抗冲击能力；③灵活，安装方便，使用寿命长。

(3)端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由经过特殊处理的电阻丝缠绕而成，紧贴温度计端面，其结构如图2-1-8所示。与一般轴向温度传感器的热电阻相比，它能更准确、快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦等零件的端面温度。

(4)隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻穿过特殊结构的接线盒，其壳体内爆炸性混合气体因火花或电弧的影响而发生的爆炸被约束在接线盒内，使生产现场不会发生过度爆炸。隔爆型温度传感器的热电阻可用于测量Bla~B3c等级区域内有爆炸危险场所的温度。

3.温度传感器热电阻测温系统的组成

温度传感器热电阻温度测量系统一般由温度传感器热电阻、连接线和显示仪表组成。我们必须注意以下两点:

①温度传感器的热阻和显示仪表的刻度数必须一致。

②为了消除连接线电阻变化的影响，必须采用三线连接方式。详见本文第三章。

(2)铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻)、引线、绝缘材料和不锈钢套管组成的固体，如图2-1-7所示。其外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φ mm，与普通温度传感器的热电阻相比，具有以下优点:①体积小，内部无气隙，热惯量测量滞后小；②良好的机械性能、抗振动和抗冲击能力；③灵活性，安装方便；④使用寿命长。

(3)端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由经过特殊处理的电阻丝缠绕而成，紧贴温度计端面，其结构如图2-1-8所示。与一般轴向温度传感器的热电阻相比，它能更准确、快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦等零件的端面温度。

(4)隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器的热电阻穿过特殊结构的接线盒，其外壳内的爆炸性混合气体必然会因火花或电弧等阴影电阻的开路修复而改变电阻丝的长度，因此最好更换电阻。如果采用焊补，只能焊后使用。

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随着时代的发展，科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门对湿度传感器的需求越来越大，对产品质量的要求也越来越高。环境温湿度的控制和工业物料水分值的监测分析已成为较为常见的技术条件之一。湿度传感器产品和湿度测量属于90年代兴起的行业。如何用好湿度传感器，如何判断湿度传感器的性能，对于普通用户来说，仍然是一个复杂的技术问题。

下面这篇文章供你参考。

1.湿度传感器的分类和感湿特性

湿度传感器分为两种:电阻式和电容式。产品的基本形式是在基材上涂覆湿敏材料，形成湿敏薄膜。空气中的水蒸气吸附在湿敏材料上后，元件的阻抗和介电常数发生很大变化，从而制成湿敏元件。

国内外厂商的湿度传感器产品水平不一，质量和价格差异较大。用户确实很难选择到性价比最好的理想产品，这一点需要深入了解。湿度传感器具有以下特性:

1，精度和长期稳定性

湿度传感器的精度应达到2% ~ 5% RH。没有这个水平，很难作为测量仪器使用。湿度传感器很难达到2% ~ 3% RH。通常，产品数据中给出的特性是在常温(20℃ 10℃)和清洁气体中测量的。在实际使用中，由于灰尘、油污、有害气体的影响，湿度传感器使用时间长了会老化，精度下降。一般来说，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的首要问题。年漂移控制在1%RH水平的产品很少，一般在2%左右甚至更高。

2.湿度传感器的温度系数

湿度传感器除了对环境湿度敏感外，对温度也非常敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃的范围内，有些湿度传感器在不同的相对湿度下温度系数也不同。温度漂移是非线性的，这就需要在电路中加入温度补偿公式。用单片机软件补偿或不进行温度补偿的湿度传感器不能保证整个温度范围的精度。湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响补偿效果，非线性温漂往往补偿不好。只有采用硬件温度跟随补偿，才能获得真正的补偿效果。湿度传感器的工作温度范围也是一个重要的参数。大多数湿度传感器在40℃以上很难正常工作。

3.湿度传感器的电源

当DC电压施加在金属氧化物陶瓷、聚合物、氯化锂等湿敏材料上时，会导致性能变化甚至失效，因此这类湿度传感器不能使用DC电压或含有DC成分的交流电压。它必须由交流电驱动。

4.互换性

目前普遍存在湿度传感器互换性差的现象，同一型号的传感器无法互换，严重影响了使用效果，增加了维修调试的难度。一些厂商在这方面做了各种努力，但是互换性还是很差，取得了不错的效果。

5.湿度校正

校正湿度比校正温度困难得多。标准温度计通常用作温度校准的标准，但湿度校准的标准很难达到。干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计不能用于校准，其精度无法保证，因为它们的环境条件非常严格。一般在没有完善的检定设备的情况下，通常采用简单的饱和盐溶液检定方法来测量它们的温度。

二、初步判断湿度传感器性能的几种方法。

当湿度传感器实际校准有困难时，可以用一些简单的方法来判断和检查湿度传感器的性能。

1.一致性判定:最好一次购买两个以上同型号同厂家的湿度传感器产品。产品越多，问题越多。把它们放在一起比较输出值，在相对稳定的条件下观察测试的一致性。如果进行进一步测试，可以在24小时内间隔记录。一般一天有三种湿度和温度，可以综合观察产品的一致性和稳定性，包括温度补偿特性。

2.用口呼吸或其他加湿方式加湿传感器，观察其灵敏度、重复性、升湿除湿性能、分辨率和产品最高量程。

3.在打开和关闭的情况下测试产品。比较稠度，观察热效应。

4.对产品进行高温和低温测试(按规范标准)，将正常状态下的测试与实验前的记录进行对比，以考察产品的温度适应性，观察产品的一致性。

产品的性能最终取决于质检部门正规完备的检测手段。饱和盐溶液可用于校准，名牌产品也可用于对比测试。产品在长期使用过程中要进行长时间的校准，才能更全面的判断湿度传感器的好坏。

三、市场上湿度传感器产品的一些分析

国内市场上有很多国内外的湿度传感器产品，电容式湿度传感器比较常见。湿敏材料的主要类型是聚合物、氯化锂和金属氧化物。电容式湿度传感器具有响应速度快、体积小、线性度和稳定性好等优点，国外一些产品还具有高温性能。而达到上述性能的产品多为国外知名品牌，价格也相对昂贵。市场上销售的一些低价电容式湿敏元件往往达不到上述水平，其线性度、一致性和重复性都不理想。30%RH以下和80%RH以上的湿敏段变形严重。部分产品采用单片机补偿校正，使湿度呈“阶梯式”跳跃，降低了精度，存在一致性和线性度差的缺点。无论高档还是低档电容式湿度传感器，长期稳定性都不理想，长期使用后大多漂移严重。湿度传感器的电容变化到pF级，1%RH的变化小于0.5pF，电容的漂移变化往往会引起几十RH%的误差。大多数电容式湿度传感器不具备在40℃以上工作的性能，经常出现故障和损坏。电容性湿敏元件也缺乏耐腐蚀性，并且通常需要较高的环境清洁度。部分产品还存在照明故障、静电故障等现象。金属氧化物是陶瓷湿敏电阻，与湿敏电容具有相同的优点。但在多尘环境下，陶瓷气孔堵塞，元件会失效，常采用带电除尘的方法处理，但效果不理想，不能在易燃易爆环境中使用。氧化铝湿敏材料无法克服其表面结构的“自然老化”。氯化锂湿敏电阻器最突出的优点是长时间极其稳定。因此，通过严格工艺制造的仪器和传感器产品可以达到很高的精度。稳定性强是产品具有良好的线性、精度和一致性，是长期使用寿命的可靠保证。氯化锂湿度传感器的长期稳定性是其他湿敏材料无法替代的。

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