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新型溫度傳感器智能化、網絡化方向發展

2021-11-12 16:14


溫度傳感器是較早開發、也是應用較為廣泛的一種傳感器。從17世紀初,伽利略發明溫濕度計開始,人們便開始了溫度測量,而真正把溫度轉換成電信號的傳感器,是1821年德國物理學家賽貝發明的熱電偶傳感器。


隨著科技的不斷發展,測量和自動化技術的要求不斷提高,溫度傳感器的發展大致經歷了以下三個階段:傳統的分立式溫度傳感器(含敏感元件)、模擬集成溫度傳感器/控制器和智能溫度傳感器。目前,新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網絡化的方向發展。

一、分立式溫度傳感器

熱電偶傳感器是一種傳統的分立式傳感器,是工業測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器。其工作原理是:根據物理學中的塞貝克效應,即在兩種金屬的導線構成的回路中,若其接點保持不同的溫度,則在回路中產生與此溫差相對應的電動勢。熱電偶結構簡單、使用溫度范圍廣、響應快、測量準確、復現性好,用細偶絲還可測微區溫度,并且無需電源。

二、集成溫度傳感器/控制器

(1)模擬集成溫度傳感器

集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的,因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年代問世的,它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等,適合遠距離測溫、控溫,不需要進行非線性校準,外圍電路簡單。它是目前在國內外應用最為普遍的一種集成傳感器。

(2)模擬集成溫度控制器

模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關、可編程溫度控制器。某些增強型集成溫度控制器中還包含了A/D轉換器以及固化好的程序,這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統,工作時并不受微處理器的控制,這是二者的主要區別。

三、智能溫度傳感器

智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶。目前,國際上已開發出多種智能溫度傳感器系列產品。智能溫度傳感器內部都包含溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量,適配各種微控制器(MCU);并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能的,其智能化程度也取決于軟件的開發水平。

進入21世紀后,智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬傳感器和網絡傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發展。伴隨著國家出臺的一系列有利于溫度傳感器行業發展的政策與措施,未來溫度傳感器行業將迎來巨大的發展機遇。


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