摘　要：　　介紹了常用的溫度檢測方法及相應(yīng)的溫度傳感器的應(yīng)用情況, 指出了溫度傳感器存在的問題及發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：　　溫度　　檢測方法　　傳感器　　　溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一, 物理、化學(xué)、熱力學(xué)、飛行力學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科都離不開溫度。它也是工業(yè)生產(chǎn)中最普遍最重要的參數(shù)之一。許多工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量都與溫度密切相關(guān)。比如, 離開合適的溫度, 許多化學(xué)反應(yīng)就不能正常進(jìn)行甚至不能進(jìn)行;沒有合適的溫度爐窯就不能煉制出合格的產(chǎn)品; 沒有合適的溫度環(huán)境, 農(nóng)作物就不能正常生長, 許多電子儀器就不能正常工作, 糧倉的儲糧就會變質(zhì)霉?fàn)€, 家禽的孵化也不能進(jìn)行?？梢? 溫度的測量與控制十分重要。1　溫度檢測方法與相應(yīng)的溫度傳感器　　溫度的檢測方法有多種, 常用的有電阻式、熱電偶式、PN 結(jié)型、輻射型及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值, 熱電勢等) 的變化的原理。隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展, 出現(xiàn)了適用于高溫、強(qiáng)磁場干擾等惡劣環(huán)境的光纖溫度傳感器。下面分別予以介紹?！?b>1.1　電阻溫度傳感器　　這種傳感器以電阻作為溫度敏感元件1根據(jù)敏感材料不同又可分成熱電阻式和熱敏電阻式1熱電阻式一般用金屬材料制成, 如鉑、銅、鎳等1熱敏電阻是以半導(dǎo)體材料制成的陶瓷器件, 如錳、鎳、鈷等金屬的氧化物與其它化合物按不同配比燒結(jié)而成?！?b>1.2　熱電偶溫度傳感器　　熱電偶測溫是基于“熱電動勢效應(yīng)”。所謂熱電動勢效應(yīng)是指A 、B 兩種不同的導(dǎo)體組成閉合回路, 若兩結(jié)點(diǎn)溫度不同則在回路中產(chǎn)生電動勢, 形成熱電流。產(chǎn)生熱電動勢?！　∫陨纤隼秒娮杓盁犭娕紮z測溫度, 需將其與被測物體直接接觸以充分進(jìn)行熱交換, 熱交換不充分就會造成測量誤差1因此普通的熱電偶只能用于測量氣體、液體的溫度,為便于測量各種形狀的固體的溫度, 人們研制出了特殊的熱電偶, 如薄膜熱電偶、表面熱感溫部分線路電偶等1熱電阻測溫同樣存在問題, 一往采用的繞線式電阻耐壓及振動能力差, 如今已出現(xiàn)薄膜式鉑電阻, 薄膜式銅電阻感溫元件1隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 測溫精度不斷提高, 現(xiàn)已可將熱電偶測溫、熱電阻測溫及計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合, 大大地擴(kuò)展了測溫范圍, 提高了測量精度?！?b>1.3　PN 結(jié)型及集成電路式溫度傳感器　　半導(dǎo)體PN 結(jié)測溫是近幾年來發(fā)展起來的一種新型測溫手段。眾所周知, PN 結(jié)的反向電流隨溫度呈指數(shù)規(guī)律變化,而當(dāng)正向電流不變時, 其正向壓降隨溫度近似線性變化1現(xiàn)代的PN 結(jié)溫度傳感器都是利用正向壓降進(jìn)行測溫?！?b>1.4　輻射式溫度傳感器　　眾所周知, 自然界的所有物體對輻射都具有吸收和反射的能力1輻射式溫度傳感器就是利用物體的熱輻射特性制成的1被測物體的輻射能被熱敏元件(如熱電偶、熱敏電阻等)吸收時可使其物理參數(shù)(如輸出電勢、電阻值等) 發(fā)生變化, 利用現(xiàn)代測量手段檢測出這種變化就可得被測溫度1根據(jù)敏感原理不同, 輻射式溫度傳感器可分為全輻射式、紅外輻射式、光電亮度式和光電比色式等, 并能實(shí)現(xiàn)非接觸測量, 可測溫度高達(dá)3 000 ℃以上。 全輻射式傳感器中敏感元件接受被測物體的全部輻射能而使參數(shù)發(fā)生變化; 紅外輻射式傳感器中敏感元件只接受被測物體輻射能中部分波長的能量; 比色式傳感器是基于物體溫度不同其輻射能的光譜分布不同; 而亮度測量法是通過測量物體在一定波長下單色輻射亮度來確定溫度, 被測溫度的微小變化就會引起單色亮度很大變化。如輻射體溫度由1 200 K 上升到1 500 K 時, 總輻射能僅增加215倍, 而波長為01660 LM 的紅光單色亮度可增加10倍以上, 因此此方法是輻射測溫中最精確的一種?！?b>1.5　石英諧振型溫度傳感器　　目前廣泛采用的電阻式、半導(dǎo)體式、熱電偶式溫度傳感器有時難以滿足分辨率及精度的要求1近來出現(xiàn)的石英諧振型溫度傳感器是將用水熱和法生長的人造石英晶體按一定角度切割而獲得的性能優(yōu)良的傳感器?！?b>1.6　光纖溫度傳感器　　這是70年代發(fā)展起來的新型傳感器1它是將光源的光經(jīng)光纖送入調(diào)制區(qū), 在調(diào)制區(qū)內(nèi)被測參數(shù)(溫度) 與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用使光的光學(xué)性質(zhì)(如強(qiáng)度、波長、頻率等) 發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號光, 再經(jīng)光纖送入光檢測器及解調(diào)器而獲得被測參數(shù), 此種方法也適于其它參數(shù)的測量1根據(jù)傳感原理不同, 光纖溫度傳感器可分成功能型和傳輸型1功能型傳感器中光纖既是傳光的介質(zhì)又是溫度敏感元件, 因此結(jié)構(gòu)巧妙、簡潔, 但既滿足傳輸要求又滿足敏感要求的光纖制作難度大, 所以只在有特殊要求的場合使用; 傳輸型傳感器中光纖只起傳光的作用, 對溫度的敏感作用由其它元件來實(shí)現(xiàn), 因此結(jié)構(gòu)較前者復(fù)雜,但可通過分別選擇性能優(yōu)良的光纖和敏感元件而達(dá)到較高的性能1現(xiàn)在使用和研制的光纖傳感器以傳輸性居多, 溫度敏感元件可以是熱電阻、熱敏電阻、熱電偶等180年代日本松下電器公司生產(chǎn)的光纖溫度計在- 10～ 40 ℃間測溫精度可達(dá)±0.05 ℃。　　在高溫領(lǐng)域內(nèi), 有熱電阻式(如鉑等)、輻射式等光纖高溫計, 如美、日等生產(chǎn)的管纜熱電阻溫度傳感器可測溫度高達(dá)1 000 ℃, 精度015級1中國科學(xué)院西安光機(jī)所于1989年12月申請專利的“雙波長光纖溫度傳感器”可用于高溫測量, 相對誤差小于1% , 響應(yīng)速度在0～10 Lmöm s1清華大學(xué)1989年1月申請專利的“光纖黑體腔溫度傳感器”在40～1 300 ℃間靈敏度可達(dá)011 ℃, 空間分辨率達(dá)幾百個微米1哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的GFB201型光導(dǎo)式輻射比高精度測溫儀可測溫度為600～ 1 300 ℃, 精度達(dá)±013%; 在低溫領(lǐng)域, 同樣可用鉑作敏感元件, 另外還有美國研制的兩種碳電阻, 可測溫度分別為- 26818～ -25310 ℃及- 27219～ - 27310 ℃1熱敏電阻傳感器一般用于常溫范圍, 國內(nèi)已有SiC 薄膜熱敏電阻溫度傳感器、鎳薄膜溫度傳感器, 精度可達(dá)110 級1有一種光路遮斷型光纖溫度傳感器亦可用于常溫測量, 在10～ 50 ℃, 精度可達(dá)±015 ℃, 其原理是利用溫度引起敏感元件的機(jī)械、磁、光學(xué)性質(zhì)的變化, 在所定的溫度之上讓光通過, 在所定溫度之下測遮斷光或由溫度改變遮蔽板位置從而改變透射光強(qiáng)度來測溫, 溫敏材料有鐵氧體、石蠟、雙金屬片、水銀等?！　?