第二章
温度传感器

第一节　概述

温度传感器广泛应用于现代汽车，有冷却液温度传感器、进气温度传感器、自动变速器油温传感器、排气温度传感器等，用在发动机、燃油喷射、自动变速器换挡、离合器锁定和空调系统中，用于测量发动机的环境温度、室内温度等，为发动机的油压控制以及自动控制提供重要依据。

温度传感器在工业自动化上有着广泛的用途，常用的温度传感器有热电阻式、热电偶式、热敏铁氧体式、晶体管型、集成型5种。

热电阻式温度传感器是根据热电阻效应制成的传感器，热电阻效应指的是物质的电阻率随其本身温度的变化而变化。热电阻按材料分为金属热电阻和热敏电阻。

若以金属元件作为检测元件来制作传感器，则要求材料的电阻温度系数尽可能大、物理化学性能稳定且其自身的电阻率较大，这样就使得铂和铜金属成为较理想的、常用的热电阻材料。其中，铂在很宽的温度范围内都能保持良好的特性，因此得到了广泛的应用；铜虽然仅适用于-50～150℃，但其测温精度高，稳定性好，且易加工，价格便宜。

热敏电阻则是用陶瓷半导体材料与其他的金属氧化物按适当的比例混合后，经高温烧结而制成的温度系数很大的电阻体，在工作范围内，按陶瓷半导体与温度的特性关系可分为3种类型：第一种是负温度系数热敏电阻NTC，其电阻值随温度的升高而减小；第二种是正温度系数热敏电阻PTC，其电阻值随温度的升高而呈指数规律增加；第三种是临界温度系数热敏电阻CRT，其电阻值随温度的升高而呈指数规律减小。

热电偶式温度传感器是根据热电效应制成的，即将两个不同材料的金属黏合在一起，如图2-1所示，在A、B间产生温度差ΔTAB时，两点间会出现一个电位差ΔUAB，A、B两点间的电位差仅取决于其温度差，测量时，将其中的一端置于恒温箱中，另一端置于被测物中，被测物温度变化时，ΔUAB也将发生变化，这样ΔUAB的变化实际上就是被测物温度变化的反映。

图2-1　热电效应原理图

热敏铁氧体式温度传感器实际上是一种开关式传感器，制成热敏铁氧体式温度传感器的材料具有强磁性，此材料的环境温度超过某一温度时，其磁性急剧变化，从而形成不同的磁场，使传感器的舌簧开关导通或断开，进而形成电路的通断。

目前在汽车上应用的主要有热敏电阻式温度传感器、热电偶式温度传感器、热敏铁氧体式温度传感器，其中又以热敏电阻式温度传感器应用最为广泛，如安装在冷却液管路上的冷却液温度传感器，安装在风窗玻璃底下及前保险杠内的车内外温度传感器，安装在空气流量传感器内、滤清器内、进气歧管、进气导管内的进气温度传感器，安装在空调蒸发器片上的蒸发器出口温度传感器，安装在三元催化转化器上的排气温度传感器，安装在排气再循环（EGR）进气道上的EGR检测温度传感器，安装在变速器液压阀体上的变速器油温传感器等。热电偶式温度传感器由于热电位差不高，在汽车上应用较少，主要用于排气系统中排气温度的确定。热敏铁氧体式温度传感器在汽车上主要用于控制散热器的冷却风扇。

此外还要提到的就是两种应用在老式化油器式发动机上的石蜡式气体温度传感器及双金属片式气体温度传感器。其中石蜡式气体温度传感器是利用石蜡的低温固态、高温液态，体积膨胀推动活塞运动，从而打开关闭阀门的原理制成的。而双金属片式气体温度传感器则是利用膨胀系数不同的两种金属黏合后，高温时，两种金属的膨胀系数不同，使双金属片向膨胀量小的一方弯曲的特性制成的可关闭阀门。