1 分钟搞懂热电偶，热电阻和热敏电阻

温度传感器按感温元件特性分为热电偶、热电阻和热敏电阻三类，其实还有个热电堆，今天先不聊。

先看图，下面三幅图分别是热电偶，热电阻和热敏电阻平时的样子。

热电偶

热电偶在工业上最为常用，它的原理是将两种不同的导体或者半导体的任意一端焊接到一起，这样就构成了热电偶。也就是说两种不同的导电性材料手拉手就变成了热电偶。

就像配偶一样，因为他的物理原理是利用热电势来检测温度，因此被称为热电偶。下图红色和蓝色线段为两个不同的材料。

组成热电偶的导体或者半导体被称为热电极，被焊接在一起的那一端会插入到测温场所，成为工作端，另一端被称为冷端，作为参照端。

如果两端的温度不同时，这种温度差就会使导体或者半导体的另外两端产生热电势，从而可以使用电压采样转换成对应的温度。

热电偶的测量方式有两种：

1. 将基准点设为 0℃（冷端补偿），直接读取温度。
2. 测量基准接点的气温（基准接点补偿），计入温度差△T。

热电偶的感温部位在哪里呢？

如上图所示，液体内部的热电偶部分不会产生热电动势，热电动势只存在于有温度梯度的部分。

由于热电偶材料一般都是贵金属，所以一般不会把测温点到仪表之间全部设计为贵金属，而是使用补偿引线延伸到仪表侧，这样才可以节省热电偶材料，降低成本。

热电偶的热电势随温度的升高而增大，其热电势的大小与热电偶的材料和热电偶两端的温度值有关，而与热电极的长度、直径无关。

热电阻

热电阻的测温原理是根据金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大多采用纯金属材料制成，比如铂，镍，铜等，所选金属材料必须具备一定的电阻值随温度变化而变化的特效，也就是电阻温度系数必须足够大，使得电阻随温度的改变更易于测量。

热电阻的引出线一般分为两线制，三线制，四线制，其原因在于需要测量更精准的电阻值。四线制的连接测量简图如下：

图中的 L4 和 L3 接在高阻抗的输入端进行检测电压，V1 则输入一个恒流驱动热电阻。

热敏电组

热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC），其中温度传感大多数为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。

NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的，这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。

温度低时，氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，其电阻值较高，随着温度的升高，载流子数目增加，其电阻值降低。主要电性参数如下：

①零功率电阻值 R25

指在规定温度（25°C）测得的直流电阻值，由于自热导致的电阻值变化对于总的测量误差可以忽略不计。

②B 常数

它是由两个特定环境温度下的电阻值计算出来的，表征电阻随温度变化快慢程度，即 B 值越大，电阻随温度的升高下降地越快，反之亦然。

③耗散因子 δ

指通过自身发热使其温度升高 1°C时所需要的功率。

④热时间常数τ

热时间常数是以秒为单位，指在零负载状态下，当环境温度发生急剧变化时，热敏电阻元件产生最初温度 T0 与最终温度 T1 两者温度差的 63.2％的温度变化所需的时间。

NTC的应用电路：

三种温度传感器的参数对比

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