频率最高的温度传感器

1、温度传感器的新进展生活中人们常见的物理现象有很多，温度便是其中的一种。温度 是我们日常生活以及工业生产过程中运用的最为常见也是最为重要 的工艺参数之一。无论是，工农业生产，还是科学研究，又或是国防 现代化，这些都与温度测量和温度传感器紧密相关。温度传感器，是 现代测试及工业过程控制中应用频率最高的传感器之一。但是，温度 是否能够准确测量又并非轻而易举之事，也就是说，即使我们有了准 确度相当高的温度传感器，然而，要是我们的测量方法的选择不恰当， 或者测量的环境无法很好的满足实际的要求，那么，预期的结果我们 也将难以得到。下面我们就温度测量方面的最新进展简单的了解一下目前，像热电偶、热电阻及辐射温

2、度计等这些主要的温度传感器 的技术虽然已经成熟，可是这些技术都只能在一般的，传统的地方应 用，在诸多其他的科学领域都很难甚至是无法满足要求，当然，特别 是在高科技领域的运用过程中所显现出来的劣势就尤为明显了。所 以，有针对性的开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术在各 国的专家中的竞争依然开始变得激烈起来。略谈光纤温度传感器的新进展自20世纪70年代问世以来，随着激光技术的快速发展，无论是 在理论还是在实践上，光导纤维都已经在各方面显示出了它所具有的 一系列的优越性，如今，在传感技术领域的运用中光导纤维传感技术 也日益受到人们的广泛重视。光导纤维传感器的作用是将一种将被测 量的状态转变为可

3、测量的光信号。传输光纤、光耦合器及光电转换器 等三部分就是光导纤维的主要组成部分。当前用来测量位移、压力、 应变、角速度、液面、线速度、磁场、温度、电流、电压等物理量的 光导纤维传感器也相继已经问世，这些技术将我们日常生活中以传统 方式难以解决的测量技术问题都已经很好的解决了。据相关数据统 计，当前，用于不同领域进行测量的光导纤维传感器大约有百余种不 同的形式。由此我们可以预见，光纤传感器在新技术革命的浪潮中必 将发挥出强大的功效，并将得到广泛的应用。略谈特种测温热敏电缆的新进展热电偶温度传感器，是一种用途非常广泛的传统的温度传感器。近些年来，人们又发展出了一种新型的温度测量技术，该技术能在火

4、 灾事故预警中发挥其独特的作用。该新型温度传感器被称为特种测温 热敏电缆，也被称为连续热电偶Continuous Thermocouple）。热敏电缆利用的是电偶热电效应，它测量的不是电偶头部的温 度，而是沿热极长度上最高温度点的温度。因为其独特的功能，最初 被发达国家已经将其作为高精技术设备在航空母舰以及军用飞机等 军事设备中运用。日前，作为各个领域来预防和减少因“过热”引起 的事故和损失的高新技术也已经被广泛应用。略谈热敏电缆的主要性能的新进展CTTC和FTLD是目前热敏电缆主要的两种产品类型，它们技术参 数不同但测温原理相同。接下来谈一下两种产品的材料构成。测温元件：两种材料均采用K型热

5、电偶。外层保护管：CTTC型 采用的是铬镍铁合金，FTLD型采用双层聚四氟乙烯。采用不同的材 料原因在于有效避免测量环境中油脂、水分及粉尘等介质浸入，以及 温度范围不同而引起的误报。在外形尺寸方面，现有的产品长度均约为615m。当然，可以将 几根热敏电缆连接起来以达到长度加大的目的。在外径尺寸方面CTTC 为f9.318.7mm，FTLD为f3.5mm，即使在无法铺设电缆的恶劣环境 中也可安装传统探头。在工作温度方面，CTTC 为-40899C，FTLD 为-40200C。在分度与灵敏度方面，普通热电偶的分度与热敏电缆相似，与同 种热电偶相比，热敏电缆的输出热电势稍有降低，换算成温度大约相 差

6、十几摄氏度，原因在于连续热电偶的“临时”热接点不是紧密连接， 热接点之外两电极间也并非完全绝缘，当然，这一点对于火警预报来 说是可以接受的。在响应时间方面，单位长度热敏电缆的热容量起决定作用，然而 材料的材质与质量又决定着热容量，因此要有效地缩短响应时间，就 必须减少连续热电偶横截面的尺寸。在弯曲半径方面，不仅与热敏电缆组成材料的质量和性能有关， 而且与隔离材料的密实程度有关。一般来说，弯曲半径是热敏电缆外 径的10到20倍左右。略谈石英温度计的新进展现在，各个部门对温度控制与测量的要求随着生产和科学技术的 发展也越来越高，特别是对于高分辨率、高精度温度传感器的需求也 越发的强烈，显然，一般的

7、传感器已经难以满足现在的要求。下面就石英温度计的各项特性简单的了解对于其高精度，在-50C120C温度范围内，普通温度计的精度 一般为0.1C，而石英温度计的精度为0.05C。对于其高分辨率，可达到0.001至0.0001C。其误差小，石英温度计在热滞后不仅其误差很小，而且响应时间 仅为1s，基本上可以忽略。其性能稳定，因为其频率输出这一特性，即使将传感器远距离（如 1500m ）和在受电源波动和放大器漂移的影响下，除了其抗强度冲击 性较差，其设置也不会受到不良影响。对于石英温度计的应用，石英温度计既可作为标准温度计进行量 值传递，又可用于高分辨率、高精度的温度测量，在现场稳态温度场 合下，还

8、可以槽用于恒温的精密控温或进行精密测温，此外，还有远 距离多点温度测量等功用。略谈声学温度计新进展声学测温技术具有的优点很多，例如非接触、测温原理简单、可 在线测量等优点，测温范围宽（01900C）、现已应用于发电厂、水 泥回转窑、垃圾焚烧炉等工业过程的温度控制和测量。利用超声波测量气体温度，超声波温度计是一种利用通过对超声 波在气体中传播速度因温度不同而变化来测量的温度计。其优点有不 受外壁热辐射影响、响应速度快等。他的测量对象可从滚梯上方气体 的平均温度到内燃机混合气体爆炸燃烧时的温度等，总之，运用十分 广泛。利用超声波测量气体温度的测量方法有两种，其工作原理也与声 学测温一样。方法如下：

9、共振法测量法，利用共振频率公式f=u/l可以求出u。脉冲法测量法，当收音器与扬声器间的距离为1，其传播时间为 T时，就可以根据公式U = 1/T，求出U。在测量场所有风而且如果 直接测量声速将会产生误的情况下，交换使用扬声器和收音器，并且 选择两者的平均速度，那样就会更加准确了。利用测量温度，固体超声波温度计是一种超声波在固体中传播且 传播速度随温度而变化的温度计。这种温度计更适用于高温测量，因 为超声波在固体中传播时的声速的灵敏度随温度的升高而增大。略谈核四级共振温度计（NQR温度计）的新进展众所周知，核磁共振指的是是原子核系统的磁共振。当在静磁场 垂直方向加电磁波，具有核自旋的物质处于静磁

10、场中时，对于某特定 频率的电磁波所产生吸收现象即为核磁共振。核四级共振是指氯酸钾 KCIO3晶体中核自旋具有电四极矩的CI35原子核在轴对称电场梯度中 时，自旋产生能级跃迁，从而出现吸收电磁波的现象。而四级共振温 度计是利用共振吸收频率随温度升高而减少这一特性制成的温度计， 该温度计可作为高精度实用温度计或标准温度计。下面我们来了解下NQR温度计的特性。无需分度，因为KCIO3的结构决定了温度与吸收频率的关系，所 以能够保证良好的重现性（在6Kz以下）。高分辨率、高准确度，由于温度与共振吸收频率的相关性好这一 特性，当室温附近为5kHz/K时，其分辨率可达到1mK；准确度可达 到 0.005K

11、。互换性能好，在水三相点的互换性能极其优越。温度范围广泛，在室温至低温范围时也可以进行高精度测量。此外，还可以利用电视信号、标准电波等作为高精度基准信号以 便于进行数字化处理。而且输出的为频率信号，这样有利于对高精度 的保护。同时，从检测微弱的吸收信号到转换成温度，都可以全部实 现自动化。略谈热噪声温度计的新进展约翰逊噪声是指因为电子热运动可在电阻的两端产生由热噪声 引起的电位起伏的现象。利用热噪声电压与温度之间存在确定的关 系，可制成热噪声温度计。该温度计具有以下特性：与传感器材料没 有关系，不受压力的影响；无需分度；测温范围广（4-1400K）；其阻 值几乎不影响测量精度。然而，热噪声温度

12、计也存在一些不足之处，例如产生的电压信号 小，信号处理困难，操作复杂，到现在仍未实用化。但是，热噪声温 度计任可望能够成为一种理想的测温方式。略谈半导体集成电路温度传感器的新进展品体管的基极一发射极的正向压降随着温度成反比关系。该温 度传感器就是利用P-N结的这一固有特性制成的。其中典型的一种就 是AD590集成电路温度传感器，现在，DS1820则是最新的发展。略谈DS1820的新进展基于半导体集成温度传感器的基础，研发了智能温度传感器。它 具有能够远程传输数据；数字化技术，即以数字形式直接输出被测温 度；自带总线接口，适配各种微处理器和单片机，便于开发具有一定 智能功能的温度测控系统；用户可设定温度上、下限。DS1820就是 典型的智能温度传感器。对于智能温度传感器的基本特性，美国生产的DS1820，是一种可 组网数字式的温度传感器，其全部的转换电路及传感元件集成在形如 一只三极管的集成电路内。所以其在智能温度检测、多点测温系统中 有着广泛的运用。最后了解下DS1820的特点：测温范围为 -55+125C ;独特的单线接口方式；在使用中不需要任何外围元件； 测量结果以9位数字量的方式串行传送。参考文献传感器技术及其工程应用金发庆机械工业出版社2010