温度传感器及仪表的基本概念简介

1.温度和温标

温度是表征物体冷热程度的物理量。温度概念是以热平衡为基础的。如果两个相接触的物体的温度不相同，它们之间就会产生热交换，热量将从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两个物体达到相同的温度为止。

为了进行温度测量，需要建立温度标尺，即温标。它规定了温度读数的起点（零点）以及温度的单位。国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标。

（1）摄氏温标 摄氏温标把在标准大气压下冰的熔点定为0℃，把水的沸点定为100℃，在这两个温度点间划分100等份，每一等份为1℃。国际摄氏温标的符号为t，国际摄氏温标的温度单位符号为℃。

（2）华氏温标 它规定在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，两固定点间划分180个等份，每一等份为1℉，符号为θ。它与摄氏温标的关系式为

θ/℉＝（1.8t/℃＋32） （2-14）

例如，20℃时的华氏温度θ＝（1.8×20＋32）℉＝68℉。西方国家在日常生活中普遍使用华氏温标。

（3）热力学温标 国际单位制（即SI制）中，以热力学温标作为基本温标。它所定义的温度称为热力学温度T，单位为开尔文，符号为K。热力学温标以水的三相点，即水的固、液、气三态平衡共存时的温度为基本定点，并规定其温度为273.15K。用下式进行热力学温标和摄氏温标的换算，

t/℃＝T/K-273.15，T/K＝t/℃＋273.15 （2-15）

例如，100℃时的热力学温度T＝（100＋273.15）K＝373.15K。(www.xing528.com)

热力学温标是纯理论的，人们无法得到开氏零度，因此不能直接根据它的定义来测量物体的热力学温度（又称开氏温度）。因此需要建立一种实用的温标作为测量温度的标准，这就是国际实用温标。

（4）国际实用温标 它是一个国际协议性温标，与热力学温标基本吻合。它不仅定义了一系列温度的固定点，而巨规定了不同温度段的标准测量仪器，因此复现精度高（全世界用相同的方法测量温度，可以得到相同的温度值），使用方便。

国际计量委员会1990年开始贯彻实施国际温标ITS-90。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。

2.温度的测量方法

常用的各种材料和元器件的性能大都会随着温度的变化而变化，具有一定的温度效应。其中一些稳定性好、温度灵敏度高、能批量生产的材料就可以作为温度传感器。

温度传感器的分类方法很多。按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等；按输出方式分有自发电型、非电测型等。总之，温度测量的方法很多，而巨直到今天，人们仍在不断地研究性能更好的温度传感器。我们可以根据成本、精度、测温范围及被测对象的不同，选择不同的温度传感器。表2-4列出了常用测温传感器的工作原理、名称、测温范围和特点。

表2-4 常用温度传感器的工作原理、名称、测温范围和特点

一般把由金属导体（如铂、铜、银等）制成的测温元件称为热电阻，把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻。