热电阻RTD--热电偶的绝对替代器件
热电阻测温元件的技术在持续不断地改进，温度测量的质量在不断提高，但要真正实现高质量、高精度的温度测量系统，热电阻的器件选择仍然极为重要。热电阻系一电阻性的元件，由金属制成，如铂，镍，铜等，所选金属必须具有可以预测的电阻值随温度变化的特性，其物理性能要易于加工制造，电阻温度系数必须足够大，使其电阻随温度的改变易于准确测量。其他的温度检测器件，如热电偶，并不能让设计人员有一种相当线性的电阻随温度变化特性，而热电阻这种线性度极好的电阻温度特性，大大简化了信号处理电路的设计制作。图5所示系热电阻的温度电阻特性，其中又以铂电阻在三种金属中具有最为精确、可靠的温度电阻特性。
因此，铂电阻最适于需要最高的绝对精度及重复性使用场合，它对环境的敏感度极低，与此相比，铜电阻则易产生腐蚀，长期稳定性差，而镍电阻虽然环境宽容度好，但适用温度范围较窄。
铂电阻的对温度响应的线性度好，化学惰性，容易加工制作直径较细的线材或是厚度小的箔材，铂的电阻率高于其他的热电阻材料，在电阻值相同的情况要求用材少，适于对成本考虑较强，对热响应讲究的场合。
铂电阻的热响应速度影响测量时间，它还取决于电阻的壳体及本身的尺寸情况，元件本身的尺寸小，外壳尺寸也可做得小些，一般地说，铂热电阻的响应速度要比以半导体制作的温度传感器响应快。
热电阻在摄氏零度的绝对电阻数值范围很大，可以由用户规定，如铂电阻的标准电阻为100欧，但也有50, 100, 200, 500 1000 or 2000 等阻值。
前已经述及，热电阻是以绝对法测量温度的，而不是象热电偶测的是相对两端之差，因此，任何其他的传感器无助于改善热电阻的测量精度。
多数情况下，热电阻无需作线性化处理，表6所示是一套100欧姆热电阻的温度电阻特性，当温度从0度变化到100度时，其电阻的变化量为：
与此同时，表中还以 为单位，列出了铂电阻在其工作温度范围内电阻值的变化精度。就本文论及的热电阻而言，铂电阻是线性精度最好的，其线性化方程中只能两个系数。
Rt=R0(1+At+Bt2) 温度（0℃ to 859℃）之间；
Rt=R0(1+At+Bt2) +C(t-100t3) 温度（-200℃ to 0℃ ）之间；
式中：
Rt为热电阻在测定温度下的电阻值；
t为待测定的温度；
R0为0度时热电阻的电阻值；
A,B和C 是经实验测定的校正系数；
这些方程是经五次迭代后求解的，从而可以将求解精度达到±0.001℃的精度。
热电阻的误差分析
除表6所示的元件初始误差外，还有其他的误差源会影响热电阻温度传感器的总精度，器件应用时的机械缺陷，如线材的弯曲，使用中不慎产生的冲击，器件受热膨胀时由于外壳的收缩所引起的应力，以及震动等，均会对传感器的测量重复性产生长周期的影响。
以上所述的机械应力会影响热电阻的稳定性，信号调理，增益，对输出信号的数字化等电气设计也可影响热电阻的精度， 其中的一项是激励电流对热电阻的加热效应，因为热电阻需要用激励电流才能将电阻的变化转换为电压，人们希望流过电阻的激励电流大些，以使输出信号大大高于系统的噪声电平，但这样做的负面效应传感器会自行发热，因为电流与电阻产生了热功率使器件温度升高，而这一温升又使电阻增加。
如已知器件的热阻 ，激励电流数值，以及热电阻的阻值 ，上述误差很容易计算。
例如，如器件的热阻为50℃/W，热电阻名义值为250Ω，激励电流为5毫安，则因生热而产生的温升△℃为
这一实例说明了将激励电流选择得尽可能小，如小于1毫安的重要性。
第二项误差源是与器件连接的往返引线，将器件连接至电路的其余部分系一极为重要的一环，有三种形式可考虑采用：图3所示二线方式是最为经济的，但激励电流同埋流经引线及热电阻二者，引线之一 部分与热电阻一起暴露于同温度下，引线电阻随温度的变化成为一个重要问题，例如，设引线用的是5号铜丝，长度为50米（引线电阻为1.028Ω/km），则往返两股导线使热电阻增加0.1028Ω，对100欧姆名义电阻而言，所引起的测量误差在零度时为0.26度，对整个测量产生非线性，
图3所示这一精度较差的二导线引线方式可有效地改在三线或四线方式，以完全消除导线引入的误差。
热敏电阻-温度测量精度最高
如高精度成为至高无上关注要点，则温度传感器应选热敏电阻类，它有两个品种，一是负温度系数NTC，二是正温度系数PTC, 前者是陶瓷制品，由过渡属元素（如锰，钴，铜，镍等）的金属氧化物为其成份，它需激励电流，温度系数是负的，有相当好的线性，且重复度优异，其工作范围为 -100至450度之间，经封装后，其电阻随温度连续可变，且随温度的变化程度极大高于热电阻RTD，即灵敏度高得多。
图4系热敏电阻的典型温度特性及其与热电阻RTD的对照，可清楚看出二者温度系数的极大差异，其温度系数呈负值，在其工作温度范围内，电阻值可变化达10，000倍；相映成对比的是，热电阻RTD的温度系数是正的，且在其工作温度范围内变化幅度只达4倍，在测量领域，这一极高的灵敏度及其相当高的精度十分吸引设计人员。
热敏电阻线性度不如热电阻RTD,精密测量温度时的校正需要三次多项式，它在工作温度范围内的线性化方程为
式中：BX 为热敏材料常数
以上线性化方程可将测量的不可求解性限制在±0.005℃，不过在单片机上实现这一计算相当繁琐，以查表法也可达同一目的，只是精度稍低。
热敏电阻的误差分析
热敏电阻的精度可比热电阻高，但两种传感器也有不少相同之处。热敏电阻也有激励电流的加热问题，实际使用时对其热效应需更加精心处置，因为后者的电阻值要大得多，例如，以0.35毫米的10℃/W的热敏电阻，25度时的名义电阻为10千欧姆，如激励电流取为5毫安，则因加热效应引起的温度测量增加量为：
可见，待测温度如此之变化，测量的精度显然不高，而且，热敏电阻的这一温度系数还将该问题延迟了数秒，因为它要使外封装材料达到热稳定，使问题进一步复杂化的是，热敏电阻热效应是使电阻减小的（不象热电阻RTD那样是使电阻增加的），因为它是负温系数，所以热敏电阻的阻值会小于电压被激励电流相除所得数值，这一效应相当不容易用软件校准的办法消除，应尽量避免。
正温系数热敏电阻的温度系数是正值，用钛酸钡材料制成，它的灵敏度比负温系数的热敏电阻高得多，如所测温度在它的工作范围内，应尽量采用。在它的电阻-温度曲线的低温端，其电阻基本保持不变，而在曲线的高温区域，其材料历经一温度门槛值，（大体在-25—150度之间，取决于陶瓷的原材料化学成份），在此门槛范围内，电阻温度特性呈现急剧的变化（如图5所示）。
在这一点上，温度的提高引起电阻的增加，且电阻—温度特性十分陡峻。
另一类正温系数热敏电阻称为硅电阻，它由热敏硅材料制得，在—60至150的温度范围内呈现正温度系数效应，线性度甚隹；图5给出了两类热敏电阻的电阻温度特性；
硅集成电路热敏传感器
集成电路热敏电路传感器是又一种测量温度的解决方案，其优点是：输出信号形式为用户友好型，易于安装在印刷电路板等；作为一种集成电路，电路设计技术可以容易地以传感器方式制作实现，从而可将最具有挑战性的信号调理部分包括于同一集成电路芯片内，传感器的信号输出，如高电压幅度，大电流，数字字符等，可以轻松地与电路其他元件接口，实际上，某些硅集成电路传感器包括了广泛的信号处理电路，提供数字式I/O接口至微控制器。但在另一方面，这种集成电路的传感器在精度及温度范围方面不及本文论及其他传感器，如温度范围只能达到（-55度至150度），有些略高，有些略低。
选用恰当的温度传感器
在今日的温度传感器市场上，热电偶，热电阻，热敏电阻及集成电路传感器将继续居于支配地位，热电偶最适于高温检测，而热电阻最适于温度稍低但线性特性要求优异的场合，热敏电阻用于温度范围更窄、但对测量精度比热电偶和热电阻更高的场合。
本文所论述的四种温度传感器都具有提供精确、可靠且优异的性能的能力，似乎使最终的选定变得无关紧要，但传感器一旦选定，下一步就是设计模拟或数字的信号调理电路，并最终决定系统的性能，其他的专门针对相关应用资料可在网站上找到，每一文都会充分考虑简易，准确，低成本因素，向读者提供相关电路实现方法。
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