溫度傳感器報告

1、溫度傳感器是指能感受溫度并能轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度是和人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系的一個物理量，是工業(yè)過程三大參量（流量、壓力、溫度）之一，也是國際單位制（SI）中七個基本物理量之一。溫度測量是一個經(jīng)典而又古老的話題，很久以來，這方面己有多種測溫元件和傳感器得到普及，但是直到今天，為了適應(yīng)各工業(yè)部門、科學(xué)研究、醫(yī)療、家用電器等方面的廣泛要求，仍在不斷研發(fā)新型測溫元件和傳感器、新的測溫方法、新的測溫材料、新的市場應(yīng)用。要準確地測量溫度也非易事，如測溫元件選擇不當(dāng)、測量方法不宜，均不能得到滿意結(jié)果。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，2009年我國傳感器的銷售額為327億元人民幣，其中溫度傳感器占整個傳感器市場

2、的14%,主要應(yīng)用于通信電子產(chǎn)品、家用電器、樓宇自動化、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表、汽車電子等領(lǐng)域。溫度傳感器的特點作為一個理想的溫度傳感器，應(yīng)該具備以下要求：測量圍廣、精度高、可靠性好、時漂小、重量輕、響應(yīng)快、價格低、能批量生產(chǎn)等。但同時滿足上述條件的溫度傳感器是不存在的，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場靈活使用各種溫度傳感器。這是因為不同的溫度傳感器具有不同的特點。 不同的溫度傳感器測量圍和特點是不同的。幾種重要類型的溫度傳感器的溫度測量圍和特點，如表1所示。 測溫的準確度與測量方法有關(guān)。根據(jù)溫度傳感器的使用方法，通常分為接觸測量和非接觸測量兩類，兩種測量方法的特點如 不同的測溫元件應(yīng)采用不同的測量電路。通常采用的

3、測量電路有三種。電阻式測溫元件測量電路”，該測量電路要考慮消除非線性誤差和熱電阻導(dǎo)線對測量準確度的影響。電勢型測溫元件測量電路”,該電路需考慮線性化和冷端補償，信號處理電路較熱電阻的復(fù)雜。電流型測溫元件測量電路”，半導(dǎo)體集成溫度傳感器是最典型的電流型溫度測量元件，當(dāng)電源電壓變化、外接導(dǎo)線變化時，該電路輸出電流基本不受影響，非常適合遠距離測溫。溫度測量的最新進展 研制適應(yīng)各種工業(yè)應(yīng)用的測溫元件和溫度傳感器。鋁薄膜溫度傳感器膜厚1pm,可置于極小的測量空間，作溫度場分布測量，響應(yīng)時間不超過1ms,偶絲最小直徑25pm,熱偶體積小于Ixi0-4mm3,質(zhì)量小于1Ng。多色比色溫度傳感器能實時求出被測

4、物體發(fā)射率的近似值，提高輻射測溫的精度。諧振式石英音叉溫度傳感器溫度分辨率可達0.0009C,準確度可達0.02C,測量圍可達-200260C,線性度可達0.10.05%。Z-元件構(gòu)成的新型溫控器件具有電路結(jié)構(gòu)簡單、精度高、速度快、低功耗、低成本等特點。集成溫度傳感器利用擴散硅技術(shù)制作，適合批量生產(chǎn)，一致性好，靈敏度達11.3/CoW-Re溫度傳感器利用W-Re熱電偶制作的高溫傳感器，能檢測上限溫度為2300C,適用于還原、惰性、真空、核幅射等環(huán)境的高溫測量。智能溫度傳感器利用MEMS技術(shù)，將典型的測溫元件、信號調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一整體而構(gòu)成智能溫度傳感器系統(tǒng)。測溫技術(shù)實

5、現(xiàn)從有線“向無線”發(fā)展。傳統(tǒng)的溫度測量通常采用帶有電纜的有線連接方式，但對于有些場合，如旋轉(zhuǎn)或移動物體的溫度測量、環(huán)境惡劣人員無法涉足之處、不宜采用有線的環(huán)境，隨著智能溫度傳感器的應(yīng)用，并從節(jié)省布線成本考慮，測溫技術(shù)開始從有線“向無線,發(fā)展。采用無源聲表面波諧振器的無線溫度測量虛擬儀器系統(tǒng)引入信號處理方法和反饋控制，降低了系統(tǒng)成本，提高了測量精度和測量距離，結(jié)合通用計算機平臺和數(shù)據(jù)I/O板卡，通過軟件進行靈活控制，可根據(jù)不同環(huán)境以及測量過程自動調(diào)節(jié)測量參數(shù)，實現(xiàn)自適應(yīng)檢測。當(dāng)發(fā)射功率為100mW時，無線檢測距離為4m處，諧振頻率重復(fù)測量的不確定度約為0.09kHz,3m處對溫度測量靈敏度的不確

6、定度約為0.1C。空調(diào)用溫度、濕度傳感器系統(tǒng)該系統(tǒng)有主機與分機兩部分。分機定期將置于部的溫、濕度傳感器所測數(shù)據(jù)以無線方式傳送給主機。主機通過輸出單元將其轉(zhuǎn)換成電信號，送給控制裝置。由于分機采用電池供電，可放置在任何地方，并將控制信號以無線方式傳遞，十分方便。無線巡回檢測系統(tǒng)對于安裝在現(xiàn)場的傳感器測得的數(shù)據(jù)，不用巡檢人員到現(xiàn)場目測或記錄，而是通過無線數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，對帶有無線傳輸模式的現(xiàn)場用傳感器進行無線巡回檢測。這種檢測系統(tǒng)對于危險場所及高部位的檢測將十分方便。測溫技術(shù)實現(xiàn)由點到線、由線到面、由表到里”的方向發(fā)展。多芯熱電偶傳統(tǒng)的溫度測量主要是基于點”的溫度測量，然而人們往往需要關(guān)注整個溫度場的

7、溫度分布，如整個爐窯的溫度分布、擴散爐的溫場、倉庫各點的或用測溫電纜，沿電纜線組裝多支熱電偶或溫度，因此出現(xiàn)了多芯鎧裝熱電偶,熱電阻測量線”狀溫度分布。光纖式溫度分布測量技術(shù)光纖式溫度分布測量技術(shù)是用一支傳感器就能測出線狀溫度分布的劃時代技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是將激光脈沖射到光纖中，依據(jù)到達各處返回的散射光中斯托克及反斯托克光之比，求其溫度。這種光纖式溫度分布測量技術(shù)最長可測量30Km以的溫度分布。用于測量油井從地面到地下深度方向的溫度分布是很理想的。用輻射溫度計或熱像儀測量表面溫度分布對于物體表面溫度的測量和控制，過去多用輻射溫度計和熱像儀，如用熱像儀測量鋼鐵廠高爐外表層的溫度分布，用紅外輻

8、射溫度計測量水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)爐表面溫度監(jiān)視等。但如用光纖式溫度分布測量技術(shù)不僅可提高測量精度，而且可大幅度降低成本。深部溫度測量可用加長熱電偶的方法，但使用極不方便?？刹捎蒙畈繙囟葴y量特殊裝置，該裝置有加熱器、金屬框、絕熱層、測溫元件（如熱敏電阻）組成。其原理是在加熱器的表面，能消除其溫度梯度，并能測出其表面溫度，從而知道其深部溫度。2新型溫度傳感器2.1 用廉金屬替代貴金屬柏轉(zhuǎn)熱電偶我國工業(yè)爐窯的溫度測量，尤其是在1300c以上的高溫領(lǐng)域，多采用鉗銬系熱電偶。每年測溫消耗的鉗大約500kgo我國是鉗資源貧乏的國家，幾乎全靠進口，而且價格不斷飆升。2.2 N型溫度傳感器（1）N型熱電偶的名義成分與

9、性能1）成分：NPCr,14.2%;Si,1.4%;余Ni;NNMg,1.0%;Si,4.4%;余Ni。2）特點：高溫抗氧化性能強，250c550c圍，熱循環(huán)穩(wěn)定性好；使用溫度高達1300Co2.3 新型WR媼度傳感器(1)鴇銖熱電偶的主要特點1)熱電極熔點高(3300C)、強度大、極易氧化；2)熱電動勢大、靈敏度高、熱電動勢率為S型熱電偶的2倍，B型3倍；3)價格便宜，僅為S型熱電偶的1/20,B型熱電偶的1/25。(2)鴇銖熱電偶的分類美國ASTM各WR型電偶標(biāo)準等級分為3類：1)標(biāo)準化系列，有C型(WRe5-WRe26)其標(biāo)準化的地位與BS、RNK、J、E、T等成熟熱電偶相同；2)標(biāo)準熱

10、電偶系列，有D型(WRe3-WRe25);3)非標(biāo)體系，有G型(W-WRe26國以前多采用D型，目前消耗型熱電偶仍以D型為主，但工業(yè)用鴇銖熱電偶則為以C型為主。(3)鴇銖熱電偶使用氣氛1)適用氣氛：真空、惰T氣體及干燥氫氣；2)防氧化技術(shù)：抽空技術(shù)、實體化技術(shù)。(4)新型WR媼度傳感器新型WR褊度傳感器在實體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，又添加功能材料，進一步提高鴇銖熱電偶的抗氧化性。特種WR褊度傳感器經(jīng)省科技廳鑒定：“在設(shè)計理念上具有原創(chuàng)性，在氧化及還原氣氛中應(yīng)用居國際領(lǐng)先水平”。2009年榮獲中國儀器儀表學(xué)會科技二等獎，并作為科技成果收錄在20082009年國家科技發(fā)展報告中?，F(xiàn)有用戶260多家，總產(chǎn)量

11、超萬只(5)應(yīng)用1）氧化性氣氛：燒制銘剛玉磚的梭式窯中（溫度為1450C）,原采用雙鉗銬熱電偶，現(xiàn)已被WRelX代，使用壽命接近B型，但價格為B型的1/10,用戶很滿意；2）還原性氣氛：攀鋼VN合金生產(chǎn)溫度為溫度傳感器其壽命為普通熱電偶的10倍；1600C,CON2等還原性氣氛，用新型WRe3）真空爐：采用單層或雙層實體化結(jié)構(gòu)嚴格密封，在用于10-5Pa以上的超高真空，即使保護管被折斷也絕不會破壞體系真空度。玻璃行業(yè)中的非接觸式測溫技術(shù)在所有工業(yè)領(lǐng)域，溫度測量是其中一種重要的物理測量方式。同樣在玻璃工業(yè)這也是生產(chǎn)工藝過程控制的必要手段。非接觸式測溫因其下列優(yōu)點正不斷地受到重視：操作簡單響應(yīng)時間快不會老化，漂移最