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于溫度傳感器分為很多類型，所以，不同類型的傳感器，它的工作原理也是不同的。
金屬膨脹原理設計的傳感器
金屬在環境溫度變化后會產生一個相應的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應進行信號轉換。
雙金屬片式傳感器
雙金屬片由兩片不同膨脹系數的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個輸出信號。
雙金屬桿和金屬管傳感器
隨著溫度升高，金屬管（材料A）長度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉換成一個輸出信號。
液體和氣體的變形曲線設計的傳感器
在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應產生體積的變化。多種類型的結構可以把這種膨脹的變化轉換成位置的變化，這樣產生位置的變化輸出（電位計、感應偏差、擋流板等等）。
電阻傳感器
金屬隨著溫度變化，其電阻值也發生變化。對于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。
熱電偶傳感器
熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現象可以在很寬的溫度范圍內出現，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為熱電偶。
溫度傳感器有四種主要類型：
熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩種類型。
溫度傳感器的選用注意事項：
被測對象的溫度是否需記錄、報警和自動控制，是否需要遠距離測量和傳送。
測溫范圍的大小和精度要求。
測溫元件大小是否適當。
在被測對象溫度隨時間變化的場合，測溫元件的滯后能否適應測溫要求。
價格如保，使用是否方便。
被測對象的環境條件對測溫元件是否有損害。
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