選擇溫度傳感產(chǎn)品也許看似小事一樁，但由于可用的產(chǎn)品多種多樣，因此這項任務(wù)可能令人頗感畏懼。在這篇文章中，筆者將介紹四種類型的溫度傳感器(電阻式溫度檢測器 (RTD)、熱電偶、熱敏電阻器以及具有數(shù)字和模擬接口的集成電路 (IC) 傳感器)并討論每種傳感器的優(yōu)點與缺點。 　　本文引用地址： 　　從系統(tǒng)級的立足點來看，溫度傳感器是否適合您的應(yīng)用將取決于所需的溫度范圍、準(zhǔn)確度、線性度、解決方案成本、功能、功耗、解決方案尺寸、安裝法(表面貼裝法與通孔插裝法以及電路板外安裝法)還有必要支持電路的易設(shè)計程度。 　　RTD 　　當(dāng)一邊測量RTD的電阻一邊改變它的溫度時，響應(yīng)幾乎是線性的，表現(xiàn)得像一個電阻器。如圖1所示，該RTD的電阻曲線并非完全呈線性，而是有幾度的偏差(示出了一條用作參考的直線)—— 但卻是高度可預(yù)測并可復(fù)驗的。為了對這種輕微的非線性進行補償，大多數(shù)設(shè)計人員都會對測得的電阻值進行數(shù)字化處理，并使用微控制器內(nèi)的查找表以便應(yīng)用校正因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至+750℃)內(nèi)的可復(fù)驗性和穩(wěn)定性使RTD在高精度應(yīng)用(包括在管道和大容器內(nèi)測量液體或氣體的溫度)中極為有用。 　　圖1：RTD的電阻與溫度 　　用來處理RTD模擬信號的電路的復(fù)雜度基本上根據(jù)應(yīng)用而變化。放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等組件(這些組件會產(chǎn)生它們自己的誤差)是不可或缺的。只有當(dāng)測量必要時才給傳感器供電 —— 通過該方法您也可實現(xiàn)低功耗運行，但這會使該電路復(fù)雜得多。而且，使傳感器通電所需的功率還會提高其內(nèi)部的溫度，從而影響測量準(zhǔn)確度。僅僅幾毫安的電流，這種自加熱效應(yīng)就會產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可糾正的，但需要進一步的斟酌考量)。另外，請謹記：線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當(dāng)高，尤其當(dāng)與IC傳感器的成本進行比較時。 　　熱敏電阻器 　　熱敏電阻器是另一種類型的電阻式傳感器。有多種多樣可用的熱敏電阻器，從物美價廉的產(chǎn)品到高精度產(chǎn)品，不一而足。低成本、低精度的熱敏電阻器可執(zhí)行簡單的測量或閾值檢測功能 —— 這類電阻器需多個組件(如比較器、參考和分立式電阻器)，但非常便宜，并具有非線性的電阻-溫度屬性，如圖2所示。如果您需要測量寬范圍的溫度，您將需進行大量的線性化處理工作。對幾個溫度點進行校準(zhǔn)可能是必要的。為實現(xiàn)更高的精度，可用更昂貴且公差更緊的熱敏電阻陣列來幫助解決這種非線性難題，但這種陣列通常比單個熱敏電阻器靈敏度低。 　　圖2：熱敏電阻器的電阻與溫度 　　因為多跳變點系統(tǒng)增加了復(fù)雜度和成本，所以低成本熱敏電阻器一般僅用于具有少功能要求的應(yīng)用，包括烤面包器、咖啡機、電冰箱和吹風(fēng)機。此外，熱敏電阻器還會遭受自加熱問題的困擾(通常在較高溫度下，此時它們的電阻較低)。和RTD的情況一樣，尚未發(fā)現(xiàn)不能在低電源電壓下使用熱敏電阻器的根本原因 —— 但請記住，滿量程輸出越低，它根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)特性直接轉(zhuǎn)化成的系統(tǒng)靈敏度越低。小功率應(yīng)用還需要提高電路復(fù)雜度，以便能對噪聲引起的誤差非常敏感。熱敏電阻器可在-100°C至+500°C的溫度范圍內(nèi)運行，雖然大多數(shù)熱敏電阻器的額定 工作溫度范圍是+100°C至+150°C。 　　熱電偶 　　熱電偶包括由不同材料制成的兩根電線的接點。例如，J型熱電偶是由鐵和康銅制成的。如圖3所示，接點1位于待測量的溫度處，而接點2和接點3則被置于用LM35模擬溫度傳感器測定的不同溫度處。輸出電壓與這兩個溫度值的差大致成比例。 　　圖3：將LM35用于熱電偶冷接點補償 　　因為熱電偶的靈敏度相當(dāng)?shù)?在每攝氏度幾十微伏的量級上)，所以您將需要低偏移放大器來產(chǎn)生可用的輸出電壓。在熱電偶的工作范圍內(nèi)，溫度至電壓傳遞函數(shù)中的非線性往往需要補償電路或查找表，正如RTD和熱電偶一樣。然而，盡管有這些缺點，熱電偶仍非常流行，尤其適用于烤箱、水加熱器、窯爐、測試設(shè)備和其它工業(yè)處理 —— 原因是熱電偶的熱質(zhì)量很低且工作溫度范圍(工作溫度可擴展至2300℃以上)很寬泛。 　　IC傳感器 　　IC傳感器可在-55°C至+150°C的溫度范圍內(nèi)工作 —— 精選的幾種IC傳感器工作溫度可高達+200°C。有各種類型的集成式IC傳感器，不過四種常見的集成式IC傳感器當(dāng)屬模擬輸出器件、數(shù)字接口器件、遠程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式IC傳感器(溫度開關(guān))。模擬輸出器件(一般是電壓輸出，但有些也具有電流輸出)在其需要ADC來對輸出信號進行數(shù)字化處理時像無源解決方案。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。 　　除了也包括一個局部溫度傳感器外，遠程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監(jiān)測遠程二極管溫度 —— 它們常被置于高度集成的數(shù)字IC(例如，處理器或現(xiàn)場可編程門陣列【FPGA】)中。當(dāng)達到溫度閾值時，溫控器可提供簡單的警報。 　　使用IC傳感器有許多好處，包括：功耗低;可提供小型封裝產(chǎn)品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);還可在某些應(yīng)用中實現(xiàn)低器件成本。此外，由于IC傳感器在生產(chǎn)測試過程中都經(jīng)過校準(zhǔn)，因此沒有必要進一步校準(zhǔn)。它們通常用于健身跟蹤應(yīng)用、可佩戴式產(chǎn)品、計算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應(yīng)用。 　　經(jīng)驗豐富的電路板設(shè)計人員將根據(jù)終產(chǎn)品要求來使用合適的解決方案。表1展示了每種溫度傳感器的相對優(yōu)勢/劣勢。 　　表1：RTD、熱敏電阻器、熱電偶和IC傳感器的相對優(yōu)勢與劣勢

　　8月18日、19日兩天， 質(zhì)檢總局、重慶市質(zhì)監(jiān)局組織全國知名專家對兩江新區(qū)籌建的“全國儀器儀表產(chǎn)業(yè)知名品牌創(chuàng)建示范區(qū)”項目進行現(xiàn)場驗收。驗收組聽取了示范區(qū)實施情況匯報，實地考察了儀器儀表骨干企業(yè)和質(zhì)量公共服務(wù)平臺，審閱了相關(guān)資料，經(jīng)質(zhì)詢和討論，該項目以896分的成績通過驗收。該示范區(qū)通過后，將對調(diào)整兩江新區(qū)儀器儀表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進產(chǎn)業(yè)快速聚集，帶動區(qū)域經(jīng)濟的持續(xù)增長具有促進作用。 　　據(jù)悉，全國儀器儀表產(chǎn)業(yè)三大基地分別為上海、西安和重慶，而重慶兩江新區(qū)的儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模、集聚度居全國之首，是國內(nèi)規(guī)模 、產(chǎn)品門類全、系統(tǒng)集成能力強的綜合型自動化儀表研發(fā)與制造基地，被科技部火炬中心列為全國試點產(chǎn)業(yè)集群，主要有中國四聯(lián)集團、川儀、霍尼韋爾全球技術(shù)研發(fā)中心、前衛(wèi)儀表、橫河川儀、偉岸測器、耐德工業(yè)等數(shù)十家儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)。以重慶市計量質(zhì)量檢測研究院、重慶市科學(xué)技術(shù)研究院和電力工程研究院為依托，擁有18家 和省級技術(shù)機構(gòu)，服務(wù)功能齊全。 　　2012年8月， 質(zhì)檢總局批準(zhǔn)重慶兩江新區(qū)籌建“全國儀器儀表產(chǎn)業(yè)知名品牌創(chuàng)建示范區(qū)”，這是儀器儀表產(chǎn)業(yè) 一個“全國知名品牌創(chuàng)建示范區(qū)”，也是重慶市 個 級知名品牌創(chuàng)建示范區(qū)。 　　通過數(shù)年的知名品牌創(chuàng)建示范區(qū)創(chuàng)建工作，兩江新區(qū)內(nèi)擁有核心技術(shù)、自主知識產(chǎn)權(quán)和較強國際競爭力的知名品牌迅速增加，品牌產(chǎn)品質(zhì)量水平穩(wěn)步，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展成效顯著。區(qū)內(nèi)儀器儀表產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品零部件合格率達到99.8%；整機合格率達到99.7%；產(chǎn)品返修率控制在0.3%；產(chǎn)品質(zhì)量損失率控制在0.2%以內(nèi)。儀器儀表品牌建設(shè)取得進展，擁有一批名牌產(chǎn)品，包括重慶名牌產(chǎn)品8個、 4件、重慶商標(biāo)4件、出口知名產(chǎn)品4個。主要知名品牌有：重慶川儀、前衛(wèi)克羅姆、偉岸測器、中智聯(lián)等，品牌產(chǎn)品產(chǎn)值占整個行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的62%。 　　專家組查看了相關(guān)證實性材料，實地考察了重慶川儀自動化股份有限公司、重慶工業(yè)自動化儀表研究所、重慶市計量和質(zhì)量檢測研究院，各位專家與區(qū)內(nèi)相關(guān)企業(yè)負責(zé)人、相關(guān)部門負責(zé)人以及管委會領(lǐng)導(dǎo)，進行了深入詢審交流。通過驗收預(yù)備會、工作交流會、實地考察、專家合議、情況反饋等考核步驟，專家組一致認為，重慶兩江新區(qū)承擔(dān)的“全國儀器儀表產(chǎn)業(yè)知名品牌創(chuàng)建示范區(qū)”創(chuàng)建工作符合 質(zhì)檢總局“指導(dǎo)意見”和驗收細則的要求，達到了創(chuàng)建的預(yù)期目的，具有明顯的示范作用。 　　專家組肯定了兩江新區(qū)儀器儀表產(chǎn)業(yè)品牌建設(shè)五個方面的突出成效，一是區(qū)域品牌溢出效應(yīng)明顯；二是產(chǎn)品門類齊全、知名品牌企業(yè)云集；三是質(zhì)量水平穩(wěn)步；四是區(qū)域品牌建設(shè)機制不斷完善；五是營造了區(qū)域品牌建設(shè)氛圍。專家組進一步總結(jié)了兩江新區(qū)四個方面的特點和示范作用，一是開創(chuàng)區(qū)域品牌建設(shè)新格局，打造立體工作體系；二是依托科技創(chuàng)新，持續(xù)推動區(qū)域品牌發(fā)展；三是整合服務(wù)平臺、充分發(fā)揮示范區(qū)各類服務(wù)平臺在質(zhì)量和品牌創(chuàng)建中的作用；四是依托優(yōu)勢企業(yè)輻射帶動作用，推動產(chǎn)業(yè)聚集向集群品牌升級。同時，專家組提出了進一步加強品牌宣傳、拓展國際市場等下一步發(fā)展建議。 　　據(jù)悉，該品牌示范區(qū)創(chuàng)建規(guī)劃的總體方向為，打造國際知名儀器儀表產(chǎn)業(yè)基地和世界 產(chǎn)業(yè)化園區(qū)。為此，兩江新區(qū)下一步還將創(chuàng)新質(zhì)量發(fā)展機制，加強質(zhì)量共性技術(shù)研究，質(zhì)量發(fā)展能力，健全公共服務(wù)體系，以儀器儀表品牌示范作用，兩江新區(qū)核心競爭力通過示范區(qū)的建設(shè)，整合有利資源，調(diào)整儀器儀表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進產(chǎn)業(yè)快速聚集，形成特色，實現(xiàn)儀器儀表產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值和利稅的快速增長，并帶動整個區(qū)域經(jīng)濟的持續(xù)增長。 　　兩江新區(qū)管委會副主任李光榮、相關(guān)部門負責(zé)人、10家儀器儀表骨干企業(yè)代表參加了驗收活動。 　?。ㄓ浾?張雅蘭）