溫度傳感器報(bào)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(hào)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(gè)物理量，是工業(yè)過程三大參量（流量、壓力、溫度）之一，也是國(guó)際單位制（SI）中七個(gè)基本物理量之一。溫度測(cè)量是一個(gè)經(jīng)典而又古老的話題，很久以來，這方面己有多種測(cè)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(cè)溫元件和傳感器、新的測(cè)溫方法、新的測(cè)溫材料、新的市場(chǎng)應(yīng)用。要準(zhǔn)確地測(cè)量溫度也非易事，如測(cè)溫元件選擇不當(dāng)、測(cè)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(jì)，2009年我國(guó)傳感器的銷售額為327億元人民幣，其中溫度傳感器占整個(gè)傳感器市場(chǎng)

2、的14%,主要應(yīng)用于通信電子產(chǎn)品、家用電器、樓宇自動(dòng)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(diǎn)作為一個(gè)理想的溫度傳感器，應(yīng)該具備以下要求：測(cè)量圍廣、精度高、可靠性好、時(shí)漂小、重量輕、響應(yīng)快、價(jià)格低、能批量生產(chǎn)等。但同時(shí)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(chǎng)靈活使用各種溫度傳感器。這是因?yàn)椴煌臏囟葌鞲衅骶哂胁煌奶攸c(diǎn)。 不同的溫度傳感器測(cè)量圍和特點(diǎn)是不同的。幾種重要類型的溫度傳感器的溫度測(cè)量圍和特點(diǎn)，如表1所示。 測(cè)溫的準(zhǔn)確度與測(cè)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(cè)量和非接觸測(cè)量?jī)深?，兩種測(cè)量方法的特點(diǎn)如 不同的測(cè)溫元件應(yīng)采用不同的測(cè)量電路。通常采用的

3、測(cè)量電路有三種。電阻式測(cè)溫元件測(cè)量電路”，該測(cè)量電路要考慮消除非線性誤差和熱電阻導(dǎo)線對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。電勢(shì)型測(cè)溫元件測(cè)量電路”,該電路需考慮線性化和冷端補(bǔ)償，信號(hào)處理電路較熱電阻的復(fù)雜。電流型測(cè)溫元件測(cè)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(cè)量元件，當(dāng)電源電壓變化、外接導(dǎo)線變化時(shí)，該電路輸出電流基本不受影響，非常適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫。溫度測(cè)量的最新進(jìn)展 研制適應(yīng)各種工業(yè)應(yīng)用的測(cè)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(cè)量空間，作溫度場(chǎng)分布測(cè)量，響應(yīng)時(shí)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(shí)時(shí)求出被測(cè)

4、物體發(fā)射率的近似值，提高輻射測(cè)溫的精度。諧振式石英音叉溫度傳感器溫度分辨率可達(dá)0.0009C,準(zhǔn)確度可達(dá)0.02C,測(cè)量圍可達(dá)-200260C,線性度可達(dá)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(jiǎn)單、精度高、速度快、低功耗、低成本等特點(diǎn)。集成溫度傳感器利用擴(kuò)散硅技術(shù)制作，適合批量生產(chǎn)，一致性好，靈敏度達(dá)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(cè)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(cè)量。智能溫度傳感器利用MEMS技術(shù)，將典型的測(cè)溫元件、信號(hào)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(cè)溫技術(shù)實(shí)

5、現(xiàn)從有線“向無線”發(fā)展。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量通常采用帶有電纜的有線連接方式，但對(duì)于有些場(chǎng)合，如旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)物體的溫度測(cè)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(cè)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(cè)量虛擬儀器系統(tǒng)引入信號(hào)處理方法和反饋控制，降低了系統(tǒng)成本，提高了測(cè)量精度和測(cè)量距離，結(jié)合通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)和數(shù)據(jù)I/O板卡，通過軟件進(jìn)行靈活控制，可根據(jù)不同環(huán)境以及測(cè)量過程自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)檢測(cè)。當(dāng)發(fā)射功率為100mW時(shí)，無線檢測(cè)距離為4m處，諧振頻率重復(fù)測(cè)量的不確定度約為0.09kHz,3m處對(duì)溫度測(cè)量靈敏度的不確

6、定度約為0.1C?？照{(diào)用溫度、濕度傳感器系統(tǒng)該系統(tǒng)有主機(jī)與分機(jī)兩部分。分機(jī)定期將置于部的溫、濕度傳感器所測(cè)數(shù)據(jù)以無線方式傳送給主機(jī)。主機(jī)通過輸出單元將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送給控制裝置。由于分機(jī)采用電池供電，可放置在任何地方，并將控制信號(hào)以無線方式傳遞，十分方便。無線巡回檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于安裝在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，不用巡檢人員到現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)或記錄，而是通過無線數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，對(duì)帶有無線傳輸模式的現(xiàn)場(chǎng)用傳感器進(jìn)行無線巡回檢測(cè)。這種檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于危險(xiǎn)場(chǎng)所及高部位的檢測(cè)將十分方便。測(cè)溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)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(cè)量主要是基于點(diǎn)”的溫度測(cè)量，然而人們往往需要關(guān)注整個(gè)溫度場(chǎng)的

7、溫度分布，如整個(gè)爐窯的溫度分布、擴(kuò)散爐的溫場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)各點(diǎn)的或用測(cè)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(cè)量線”狀溫度分布。光纖式溫度分布測(cè)量技術(shù)光纖式溫度分布測(cè)量技術(shù)是用一支傳感器就能測(cè)出線狀溫度分布的劃時(shí)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(dá)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(cè)量技術(shù)最長(zhǎng)可測(cè)量30Km以的溫度分布。用于測(cè)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(jì)或熱像儀測(cè)量表面溫度分布對(duì)于物體表面溫度的測(cè)量和控制，過去多用輻射溫度計(jì)和熱像儀，如用熱像儀測(cè)量鋼鐵廠高爐外表層的溫度分布，用紅外輻

8、射溫度計(jì)測(cè)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(cè)量技術(shù)不僅可提高測(cè)量精度，而且可大幅度降低成本。深部溫度測(cè)量可用加長(zhǎng)熱電偶的方法，但使用極不方便?？刹捎蒙畈繙囟葴y(cè)量特殊裝置，該裝置有加熱器、金屬框、絕熱層、測(cè)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(cè)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(guó)工業(yè)爐窯的溫度測(cè)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(cè)溫消耗的鉗大約500kgo我國(guó)是鉗資源貧乏的國(guó)家，幾乎全靠進(jìn)口，而且價(jià)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(diǎn)：高溫抗氧化性能強(qiáng)，250c550c圍，熱循環(huán)穩(wěn)定性好；使用溫度高達(dá)1300Co2.3 新型WR媼度傳感器(1)鴇銖熱電偶的主要特點(diǎn)1)熱電極熔點(diǎn)高(3300C)、強(qiáng)度大、極易氧化；2)熱電動(dòng)勢(shì)大、靈敏度高、熱電動(dòng)勢(shì)率為S型熱電偶的2倍，B型3倍；3)價(jià)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(guó)ASTM各WR型電偶標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)分為3類：1)標(biāo)準(zhǔn)化系列，有C型(WRe5-WRe26)其標(biāo)準(zhǔn)化的地位與BS、RNK、J、E、T等成熟熱電偶相同；2)標(biāo)準(zhǔn)熱

10、電偶系列，有D型(WRe3-WRe25);3)非標(biāo)體系，有G型(W-WRe26國(guó)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(shí)體化技術(shù)。(4)新型WR媼度傳感器新型WR褊度傳感器在實(shí)體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，又添加功能材料，進(jìn)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(jì)理念上具有原創(chuàng)性，在氧化及還原氣氛中應(yīng)用居國(guó)際領(lǐng)先水平”。2009年榮獲中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)科技二等獎(jiǎng)，并作為科技成果收錄在20082009年國(guó)家科技發(fā)展報(bào)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(jià)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(shí)體化結(jié)構(gòu)嚴(yán)格密封，在用于10-5Pa以上的超高真空，即使保護(hù)管被折斷也絕不會(huì)破壞體系真空度。玻璃行業(yè)中的非接觸式測(cè)溫技術(shù)在所有工業(yè)領(lǐng)域，溫度測(cè)量是其中一種重要的物理測(cè)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(cè)溫因其下列優(yōu)點(diǎn)正不斷地受到重視：操作簡(jiǎn)單響應(yīng)時(shí)間快不會(huì)老化，漂移最