温度传感器种类

温度传感器是测量物体冷热程度的检测装置，通过感温元件将温度物理量转换为可用输出信号，是工业过程控制、环境监测、科学实验和日常生活中应用最广泛的传感器类型之一。根据测量原理、使用方式和应用场景的不同，温度传感器形成了多元化的技术体系。

技术地位与市场价值：

市场规模：占全球传感器市场的25%以上
应用广度：覆盖-270℃～+3000℃全范围
技术成熟度：从传统到现代的多代技术共存
创新活跃度：新材料、新原理不断涌现

二、接触式温度传感器

1. 热膨胀式温度传感器

基于物质热胀冷缩原理：

传感器类型	工作原理	测量范围	精度等级	主要应用
玻璃温度计	液体膨胀	-80～600℃	±1～2℃	实验室、医疗
双金属片式	固体膨胀	-80～500℃	±1.5～2.5%	家电、工业控制
压力式温度计	气体/液体膨胀	-200～600℃	±1.0～2.5%	机械设备

技术特点分析：

优点：结构简单、成本低、无需电源
缺点：精度较低、响应慢、易损坏
发展趋势：数字化、智能化改进

2. 热电偶温度传感器

基于塞贝克热电效应：

主要类型及特性：

分度号	材料组成	温度范围	精度等级	特点与应用
K型	镍铬-镍硅	-200～1260℃	±1.5～2.5℃	通用工业，性价比高
S型/R型	铂铑10-铂	0～1480℃	±1.0～1.5℃	高温精密，标准传递
J型	铁-康铜	-40～750℃	±1.5～2.5℃	还原气氛，中低温
T型	铜-康铜	-200～350℃	±0.5～1.0℃	低温精密，稳定性好
E型	镍铬-康铜	-200～800℃	±1.5～2.5℃	高灵敏度，低温

三、电阻式温度传感器

1. 金属热电阻（RTD）

基于金属电阻温度效应：

主要类型及性能：

类型	材料	测温范围	精度等级	电阻系数	特点
Pt100	铂	-200～850℃	AA级±0.1℃	0.385Ω/℃	精度高、稳定性好
Pt1000	铂	-50～300℃	A级±0.15℃	3.85Ω/℃	灵敏度高、抗干扰
Cu50	铜	-50～150℃	±0.5℃	0.428Ω/℃	线性好、成本低
Ni100	镍	-60～180℃	±0.5℃	0.618Ω/℃	灵敏度高

2. 热敏电阻（Thermistor）

基于半导体电阻温度特性：

分类与特性对比：

类型	温度系数	测温范围	精度	电阻范围	应用特点
NTC	负温度系数	-50～300℃	±0.1～1℃	1Ω～10MΩ	灵敏度高、小型化
PTC	正温度系数	-50～150℃	±1～5℃	10～1000Ω	过热保护、自控温
CTR	临界温度	60～120℃	±2℃	突变型	温度开关、报警

热敏电阻技术参数：

参数指标	NTC典型值	PTC典型值	测试条件	影响因素
B值	2000～5000K	2000～4000K	25/85℃	材料成分
耗散系数	1～10mW/℃	2～20mW/℃	静止空气	封装尺寸
时间常数	1～10s	5～20s	水中测量	热容量
额定功率	0.1～1W	0.5～5W	25℃环境	散热条件

四、半导体温度传感器

1. 集成温度传感器

基于PN结温度特性：

主要产品类型：

类型	工作原理	输出信号	测温范围	精度	特点
电压输出型	基极-发射极电压	模拟电压	-55～150℃	±2～3℃	线性好
电流输出型	电流源特性	模拟电流	-55～150℃	±1～2℃	抗干扰强
数字输出型	数字转换	数字信号	-55～125℃	±0.5℃	接口简单
电阻输出型	内部RTD	电阻变化	-50～150℃	±0.5℃	兼容性好

2. 智能温度传感器

集成化、智能化发展：

技术特征：

代表性产品对比：

型号	制造商	接口类型	分辨率	精度	特殊功能
DS18B20	Maxim	1-Wire	9-12位	±0.5℃	多节点、寄生供电
TMP117	TI	I2C	16位	±0.1℃	高精度、低功耗
LM75	NXP	I2C	9位	±2℃	报警输出、节能
MCP9808	Microchip	I2C	12位	±0.25℃	高分辨率、低漂移

五、非接触式温度传感器

1. 红外温度传感器

基于热辐射测量原理：

技术分类与特性：

类型	工作原理	测温范围	精度	响应时间	应用领域
热电堆式	塞贝克效应	-50～1000℃	±1～2%	100ms～1s	工业、家电
热释电式	极化变化	-20～500℃	±1～3%	10～100ms	安防、检测
量子型	光子探测	-50～3000℃	±0.5～1%	1～10ms	科研、军事
比色式	双波长比	500～3000℃	±0.5～1%	10～100ms	高温测量

2. 光纤温度传感器

基于光学特性温度效应：

主要技术类型：

类型	工作原理	测温范围	精度	抗干扰性	特点
荧光式	荧光寿命	-50～400℃	±0.1～0.5℃	强	精度高
光纤光栅	布拉格波长	-50～800℃	±0.5～1℃	极强	多点测量
拉曼散射	散射效应	-50～1000℃	±1～2℃	强	分布式
干涉式	干涉条纹	-50～300℃	±0.5℃	中	灵敏度高

六、新型与特殊温度传感器

1. 声表面波温度传感器

基于声波传播特性：

技术特点：

无线无源：无需电源和引线
抗干扰强：适用于恶劣环境
多参数测量：温度、压力、湿度等多功能
应用领域：旋转部件、高压设备、生物医疗

2. 量子温度计

基于量子效应：

前沿技术类型：

类型	物理原理	测温范围	精度	应用前景
核磁共振	核自旋	1mK～300K	0.1mK	基础研究
约瑟夫森结	超导效应	1mK～10K	0.01mK	计量标准
金刚石NV色心	能级分裂	100mK～700K	10mK	生物医学

七、性能参数对比分析

1. 主要技术指标对比

综合性能分析：

传感器类型	测温范围	精度	响应时间	稳定性	成本
热电偶	-200～1800℃	中	快	中	低-中
热电阻	-200～850℃	高	中	高	中
热敏电阻	-50～300℃	高	快	中	低
半导体	-55～150℃	中-高	快	中	低
红外	-50～3000℃	中	很快	中	中-高
光纤	-50～1000℃	高	中-快	高	高

2. 应用适应性分析

场景匹配指南：

应用场景	推荐类型	替代方案	选型要点	注意事项
工业过程控制	Pt100 RTD	K型热电偶	精度、稳定性	防爆、防护等级
家电控制	NTC热敏电阻	半导体传感器	成本、可靠性	安全性、寿命
医疗电子	高精度NTC	Pt1000	精度、安全性	生物兼容性
汽车电子	车用NTC/PTC	热电偶	耐温、振动	车规认证
科研实验	高精度RTD	S型热电偶	精度、稳定性	校准溯源
高温测量	S型/B型热电偶	红外传感器	耐温性	保护措施

八、选型指南与技术趋势

1. 综合选型矩阵

科学选型方法论：

2. 技术发展趋势

未来发展方向：

技术方向	当前状态	技术挑战	应用前景	预期时间
MEMS化	部分应用	工艺精度	消费电子	正在推进
智能化	初步实现	算法优化	工业4.0	3-5年
无线化	开始应用	功耗控制	物联网	2-4年
多功能集成	研发阶段	交叉干扰	智能系统	5-8年
新材料应用	基础研究	稳定性	极端环境	5-10年