在工業(yè)生產(chǎn)和工作中 常用的溫度傳感器有熱電偶和熱電阻兩種，即常見的熱電式傳感器。它是利用轉(zhuǎn)換元件的電參量隨溫度變化的物理特性，對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量轉(zhuǎn)換的部件。其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器，將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)變化的稱為熱電偶傳感器。
1、熱電偶傳感器
在兩種導(dǎo)體組成的閉合回路中，如果對(duì)其中一個(gè)連接點(diǎn)加熱，使得兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，那么回路中就會(huì)有電流產(chǎn)生，這一現(xiàn)象叫做溫差電效應(yīng)或賽貝克效應(yīng)。相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電勢(shì)，回路中所產(chǎn)生的電流稱為熱電流。熱電偶傳感器測(cè)溫是基于熱電轉(zhuǎn)換原理，產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由于在一根均質(zhì)的導(dǎo)體上，如果存在溫度梯度，那么導(dǎo)體高溫區(qū)比低溫區(qū)自由電子擴(kuò)散的速率快，因此，對(duì)于導(dǎo)體的某一個(gè)截面而言，溫度較高處因失去電子而帶正電，溫度較低處因電子而帶負(fù)電，從而形成了電位差值。
熱電偶 由兩種不同的材料組成，雖然理論上講任意兩種導(dǎo)體都可以制作熱電偶傳感器，但是，作為實(shí)用的測(cè)溫元件，并不是所有的材料都適合制作傳感器。作為熱電偶電極的材料應(yīng)盡可能滿足以下條件：
(1)熱電偶應(yīng)有較大的熱電動(dòng)勢(shì)和熱電動(dòng)勢(shì)率，并且熱電動(dòng)勢(shì)值與溫度值之間呈線性或近似線性關(guān)系的單值函數(shù)。
(2)能應(yīng)用在較寬的溫度范圍內(nèi)，物理、化學(xué)性能都比較穩(wěn)定。在測(cè)量高溫時(shí)，要求熱電偶材料有較好的耐熱性、 性、抗還原性及性。對(duì)于應(yīng)用在核輻射場(chǎng)合的熱電偶，還要求有較好的抗輻照特性。
(3)電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)小。測(cè)量回路的電陰.變化會(huì)影響儀表的指示值，如果熱電偶的阻值比儀表內(nèi)阻小得多，且阻值隨溫度變化較小，則在測(cè)量回路中的電阻變化就會(huì)很小，測(cè)溫誤差就會(huì)小。
(4)易于復(fù)制加工，工藝性好，便于定制統(tǒng)一的分度表。
(5)材料資源豐富，廉。
實(shí)際生產(chǎn)中很難找到一種能夠 滿足上述條件的材料選擇材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況，找出加工原料，使制作的熱電偶達(dá)到所期望的要求。熱電偶按電極特性分類，可分為難熔金屬熱電偶、貴金屬熱電偶、廉金屬熱電偶及非金屬熱電偶；按使用溫度范圍分類，可分為高溫?zé)犭娕?、中溫?zé)犭娕技暗蜏責(zé)犭娕迹话礋犭娕冀Y(jié)構(gòu)類型分類，可分為普通熱電偶、愷裝熱電偶及結(jié)構(gòu)熱電偶；按照用途分類可分為：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和工作用熱電偶兩種；按照工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)情況劃分，可分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。常用的八種熱電偶分別是鉑銠10一鉑熱電偶(S型)、鉑銠13一鉑熱電偶(R型)、鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型)、鎳鉻一鎳硅熱電偶(K型)、鎳鉻硅-鎳硅熱電偶(N型)、鎳鉻-銅鎳(康銅)熱電偶(E型)、鐵-銅鎳(康銅)熱電偶(J型)和銅-銅鎳(康銅)熱電偶(T型)。
熱電偶的熱電勢(shì)大小與電極材料以及兩連接點(diǎn)的溫度差有關(guān)。熱電偶的分度表和根據(jù)分度表標(biāo)定的溫度儀表都是以熱電偶參考端等于0℃為前提條件的。但在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，要參考端溫度準(zhǔn)確的保持在0℃很難，為了準(zhǔn)確的測(cè)溫，就 采取修正或補(bǔ)償措施。將參考端溫度恒定在0℃時(shí)，因?yàn)樵谝粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰和水的平衡溫度是0℃，檢定時(shí)一通常用清潔的水制成冰水混合物放在保溫瓶中，使水面略低于冰面，這樣實(shí)現(xiàn)的平衡溫度為0℃構(gòu)成冰點(diǎn)器，再將熱電偶的兩個(gè)電極分別插在冰點(diǎn)器中。這樣熱電偶在測(cè)溫時(shí)，可接入測(cè)量?jī)x表，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后，經(jīng)查熱電偶分度表或經(jīng)測(cè)量?jī)x表換算顯示即可知道被測(cè)點(diǎn)的溫度。
2、熱電阻傳感器
金屬都具有晶體結(jié)構(gòu)，正離子按照 的方式排列形成各種晶格，從原子中分離出來的電子，可以在晶格間做自由無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。自由電子在晶格間的運(yùn)動(dòng)速度非常的快，運(yùn)動(dòng)又是雜亂無章的。自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速度是變化的，它的速度與溫度有著密切的關(guān)系。溫度越高其運(yùn)動(dòng)的速度越快，自由電子布滿了整個(gè)金屬體，這與密封在容器里的氣體分子非常相似。它的熱運(yùn)動(dòng)速度與溫度的關(guān)系類似理想氣體，當(dāng)金屬導(dǎo)體中有電場(chǎng)存在時(shí)，每個(gè)自由電子都受電場(chǎng)力的作用。當(dāng)溫度升高時(shí)，無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)節(jié)奏加快，導(dǎo)致了金屬電阻率的增加。所以，金屬導(dǎo)體電阻隨溫度升高而變大。因?yàn)榻饘俨牧系碾娮柚禃?huì)隨溫度的變化而改變，并呈現(xiàn)出 的函數(shù)關(guān)系，利用這一特性制成溫度傳感器來進(jìn)行溫度測(cè)量。熱電阻傳感器就是用金屬導(dǎo)體或金屬氧化物做測(cè)溫介質(zhì)，利用隨溫度而變化的電阻值作為測(cè)溫量。
工業(yè)鉑熱電阻的溫度范圍為-200至850℃，工業(yè)銅熱電阻適用于-50至150℃。都是由接線盒、接線柱、接線座、保護(hù)管、內(nèi)引線及感溫元件組成。制造熱電阻的絲材一般為屬，如鉑、銅、鎳、鎢、錮等。雖然有很多導(dǎo)體的電阻隨著溫度的變化而變化，但并不是所有的材料都能用來制造熱電阻。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量溫度的需要，用來制造熱電阻的材料有如下要求：
(1)大的電阻溫度系數(shù)。即溫度每變化1℃時(shí)，金屬相應(yīng)的阻值變化要盡量大一些，這樣比較容易被電測(cè)儀表反映出來。
(2)大的電阻率。在 的溫度下，導(dǎo)體的電阻除一了和導(dǎo)體祠料有關(guān)，還與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比；當(dāng)電阻值 時(shí)，熱電阻絲的電阻率越大，則可用較短的熱電阻絲制成熱電阻，從而使熱電阻傳感器的體積減小。體積小的熱電阻，熱容量小，其熱響應(yīng)時(shí)間也變小，因此在測(cè)量溫度時(shí)，對(duì)溫度的變化反應(yīng) 。
(3)電阻與溫度關(guān)系特性好。熱電阻絲的電阻值與溫度的關(guān)系包括兩個(gè)方面：一是要求在整個(gè)溫度測(cè)量范圍內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系 好是呈線性關(guān)系，或者只需要一個(gè)方程式，即電阻值和溫度的關(guān)系是單值函數(shù)；二是要求同一種材料，每批材料都應(yīng)符合它的電阻值與溫度關(guān)系特性要求，也就是同一種材料的復(fù)現(xiàn)性或復(fù)制性好。
(4)物理化學(xué)性能穩(wěn)定且容易提純。在整個(gè)溫度測(cè)量范圍內(nèi)要求其物理化學(xué)性能很穩(wěn)定，不易被氧化或和周圍介質(zhì)發(fā)生任何作用。因?yàn)橹圃鞜犭娮璧牟牧戏浅５募?xì)，當(dāng)它的截面稍有縮小時(shí)，電阻將明顯增大，使所測(cè)得的溫度偏大，從而引入過大的誤差。
(5)測(cè)溫范圍要寬、、膨脹系數(shù)與骨架材料有較好的匹配性。
