1 分鐘搞懂熱電偶，熱電阻和熱敏電阻

溫度傳感器按感溫元件特性分為熱電偶、熱電阻和熱敏電阻三類，其實還有個熱電堆，今天先不聊。

先看圖，下面三幅圖分別是熱電偶，熱電阻和熱敏電阻平時的樣子。

熱電偶

熱電偶在工業(yè)上最為常用，它的原理是將兩種不同的導體或者半導體的任意一端焊接到一起，這樣就構成了熱電偶。也就是說兩種不同的導電性材料手拉手就變成了熱電偶。

就像配偶一樣，因為他的物理原理是利用熱電勢來檢測溫度，因此被稱為熱電偶。下圖紅色和藍色線段為兩個不同的材料。

組成熱電偶的導體或者半導體被稱為熱電極，被焊接在一起的那一端會插入到測溫場所，成為工作端，另一端被稱為冷端，作為參照端。

如果兩端的溫度不同時，這種溫度差就會使導體或者半導體的另外兩端產生熱電勢，從而可以使用電壓采樣轉換成對應的溫度。

熱電偶的測量方式有兩種：

將基準點設為 0℃（冷端補償），直接讀取溫度。測量基準接點的氣溫（基準接點補償），計入溫度差△T。

熱電偶的感溫部位在哪里呢？

如上圖所示，液體內部的熱電偶部分不會產生熱電動勢，熱電動勢只存在于有溫度梯度的部分。

由于熱電偶材料一般都是貴金屬，所以一般不會把測溫點到儀表之間全部設計為貴金屬，而是使用補償引線延伸到儀表側，這樣才可以節(jié)省熱電偶材料，降低成本。

熱電偶的熱電勢隨溫度的升高而增大，其熱電勢的大小與熱電偶的材料和熱電偶兩端的溫度值有關，而與熱電極的長度、直徑無關。

熱電阻

熱電阻的測溫原理是根據金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大多采用純金屬材料制成，比如鉑，鎳，銅等，所選金屬材料必須具備一定的電阻值隨溫度變化而變化的特效，也就是電阻溫度系數必須足夠大，使得電阻隨溫度的改變更易于測量。

熱電阻的引出線一般分為兩線制，三線制，四線制，其原因在于需要測量更精準的電阻值。四線制的連接測量簡圖如下：

圖中的 L4 和 L3 接在高阻抗的輸入端進行檢測電壓，V1 則輸入一個恒流驅動熱電阻。

熱敏電組

熱敏電阻包括正溫度系數（PTC）和負溫度系數（NTC），其中溫度傳感大多數為負溫度系數，即阻值隨溫度增加而降低。

NTC熱敏電阻是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成的，這些金屬氧化物材料都具有半導體性質，因為在導電方式上完全類似鍺、硅等半導體材料。

溫度低時，氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數目少，其電阻值較高，隨著溫度的升高，載流子數目增加，其電阻值降低。主要電性參數如下：

①零功率電阻值 R25

指在規(guī)定溫度（25°C）測得的直流電阻值，由于自熱導致的電阻值變化對于總的測量誤差可以忽略不計。

②B 常數

它是由兩個特定環(huán)境溫度下的電阻值計算出來的，表征電阻隨溫度變化的快慢程度，即 B 值越大，電阻隨溫度的升高下降地越快，反之亦然。

③耗散因子 δ

指通過自身發(fā)熱使其溫度升高 1°C時所需要的功率。

④熱時間常數τ

熱時間常數是以秒為單位，指在零負載狀態(tài)下，當環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化時，熱敏電阻元件產生最初溫度 T0 與最終溫度 T1 兩者溫度差的 63.2％的溫度變化所需的時間。

NTC的應用電路：

三種溫度傳感器的參數對比