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温度传感器是一种将温度信号转换为可测量电信号的装置,广泛应用于工业、医疗、消费电子等领域,是现代测控系统的核心组件之一。其核心功能是实时监测环境或物体的温度变化,并将非电学的温度参数转化为电信号(如电压、电阻或频率),以便于后续处理和控制。
温度传感器的技术原理主要基于物质的热敏特性:
热电效应:如热电偶利用两种不同金属结点处的温差产生热电动势(塞贝克效应),温差越大,输出电压越显著。
电阻变化:热敏电阻和RTD(铂电阻温度计)依赖材料电阻随温度变化的特性。热敏电阻通常采用陶瓷材料,灵敏度高但非线性;RTD使用铂丝,线性度好且精度高。
半导体特性:集成式传感器(如DS18B20)通过硅半导体的PN结电压与温度的线性关系输出数字信号,便于直接与微处理器交互。
接触式传感器
热电偶:工作范围广(-200℃至2300℃),抗冲击但需冷端补偿,适用于高温工业场景(如熔炉)。
RTD:精度可达±0.1℃,稳定性强,常用于实验室和医疗设备。
热敏电阻:成本低、响应快,但温度范围窄(-50℃至150℃),多用于家电温控。
非接触式传感器
红外测温仪通过检测物体辐射的红外能量推算温度,适用于移动物体或危险环境(如电力设备监测)。
数字传感器
如DS18B20可直接输出数字信号,抗干扰强,适用于物联网节点部署。