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(xiàng)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(diǎn)與缺點(diǎn)。 　　本文引用地址： 　　從系統(tǒng)級的立足點(diǎn)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(jì)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(yàn)的。為了對這種輕微的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都會對測得的電阻值進(jìn)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(yàn)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(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)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(jìn)一步的斟酌考量)。另外，請謹(jǐn)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(jìn)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(jìn)行大量的線性化處理工作。對幾個溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)可能是必要的。為實(shí)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?yàn)槎嗵凕c(diǎn)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(jī)、電冰箱和吹風(fēng)機(jī)。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(yùn)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(diǎn)。例如，J型熱電偶是由鐵和康銅制成的。如圖3所示，接點(diǎn)1位于待測量的溫度處，而接點(diǎn)2和接點(diǎn)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(diǎn)補(bǔ)償 　　因?yàn)闊犭娕嫉撵`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(bǔ)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(diǎn)，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(kuò)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(dá)+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(yuǎn)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(jìn)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(yuǎn)程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監(jiān)測遠(yuǎn)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(dá)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(shí)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(jìn)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(jì)算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應(yīng)用。 　　經(jīng)驗(yàn)豐富的電路板設(shè)計(jì)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

　　儀器信息網(wǎng)訊 2017年6月22-23日，“2017年軍工行業(yè)國產(chǎn)儀器儀表應(yīng)用需求座談會”在銀川召開，來自軍工行業(yè)企業(yè)、儀器儀表行業(yè)企業(yè)和電子儀器行業(yè)企業(yè)100余名代表、專家參加了會議。 　　座談會現(xiàn)場 　　會議旨在加快建立軍民融合創(chuàng)新體系,推動軍工行業(yè)智能制造,促進(jìn)國產(chǎn)儀器儀表的創(chuàng)新成果應(yīng)用。由 國防科技工業(yè)局、工業(yè)和信息化部和 發(fā)改委三家政府部門支持，中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(以下簡稱軍工協(xié)會)、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(以下簡稱中儀協(xié))和中國電子儀器行業(yè)協(xié)會(以下簡稱電子儀器協(xié)會)三家協(xié)會承辦。 　　一排左至右：國防科工局處長于繼科、軍工協(xié)會秘書長陳晶晶、中儀協(xié)理事長吳朋； 　　二排左至右：中電協(xié)秘書長方榮、中儀協(xié)秘書長閆增序、中儀協(xié)副秘書長鄭朝松 　　國產(chǎn)儀器儀表、電子電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 　　鄭朝松匯報了國產(chǎn)儀器儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。2016年，儀器儀表大行業(yè)20個小專業(yè)規(guī)模以上企業(yè)4513個，共實(shí)現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入10214億元，同比增10.1%，主營收入首次突破萬億大關(guān)。出現(xiàn)兩個百億級企業(yè)集團(tuán)：以光學(xué)儀器、光學(xué)相關(guān)產(chǎn)品為主業(yè)務(wù)的舜宇光學(xué)科技集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)營收146億元，以綜合自動化儀表及系統(tǒng)集成為主業(yè)務(wù)的中國四聯(lián)儀器儀表有限公司實(shí)現(xiàn)營收98.9億元。按分行業(yè)來看，6個分行業(yè)主營業(yè)務(wù)收入同比增幅達(dá)兩位數(shù)，其中核儀器、電子測量儀器分行業(yè)同比增幅超過20%，自動化儀表分行業(yè)占比行上年的35.98%提高到36.09%。出口來看，出現(xiàn)2009年以來首次下降，光學(xué)儀器降幅 ，達(dá)16.97%。 　　在2017年工作計(jì)劃中，鄭朝松提到了“第三屆國產(chǎn)好儀器”活動，該活動由中儀協(xié)指導(dǎo)、儀器信息網(wǎng)主辦，將聚焦物性測試儀器，希望廣大國產(chǎn)物性測試儀器企業(yè)積極參加，共同推進(jìn)國產(chǎn)儀器的發(fā)展。 　　方榮匯報了電子電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。電子電器行業(yè)具有研發(fā)投入大，銷量小，回報周期長等特點(diǎn)，2016年，全球電子電器行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售額700多億美元，同比增6%，示波器、頻譜分析儀、信號發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字萬用表等五類產(chǎn)品占八成。全球市場分布來看，美國占五成、德國占兩成、日本占一成，亞洲及其他占兩成。根據(jù)2015年工信部數(shù)據(jù)，中國電子電器規(guī)模以上企業(yè)160家，銷售產(chǎn)值320億元，增10.1%，出口48.3億元。 　　軍工對儀器儀表的需求 　　于繼科首先介紹了此次座談會的背景，“軍工行業(yè)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用”活動由 發(fā)改委、工信部、國防科工局聯(lián)合主辦，通過十年的努力，取得很好的成效。為使成功的長效合作機(jī)制得到推廣，選擇儀器儀表行業(yè)為試點(diǎn)，進(jìn)行軍工行業(yè)國產(chǎn)儀器儀表應(yīng)用需求的推廣。接著從“創(chuàng)新”、“融合”兩方面共同探討了新形勢下，如何更好的國產(chǎn)儀器儀表在軍工行業(yè)中的推廣應(yīng)用。并在 對軍工企業(yè)及儀器儀表企業(yè)提出了一系列建議和要求。 　　軍工企業(yè)代表匯報需求 　　隨后，各軍工企業(yè)代表圍繞發(fā)展的需求，對儀器儀表的需求、性能參數(shù)及如何推進(jìn)儀器儀表國產(chǎn)化做了發(fā)言。例如，某單位具體測試儀器需求包括專用測試系統(tǒng)系列、模塊化測試儀器、手持式、便攜式儀器、毫米波測試儀器、示波器、光學(xué)儀器、聲學(xué)、振動、計(jì)量儀器等；同時，為了讓與會代表直觀了解軍工行業(yè)的需求，軍工協(xié)會還特別印制“某某軍工行業(yè)高端儀器儀表需求指南”，列舉近100種儀器及主要性能指標(biāo)供參會者參考。 　　儀器儀表企業(yè)進(jìn)行新技術(shù)、新產(chǎn)品推介 　　儀表企業(yè)代表進(jìn)行新技術(shù)、新產(chǎn)品推介 　　接著，儀器儀表企業(yè)代表根據(jù)軍工企業(yè)的需求進(jìn)行了新技術(shù)、新產(chǎn)品推介。南京優(yōu)倍結(jié)合企業(yè)開展智能制造，建設(shè)數(shù)字化車間和智能工廠情況做了專題介紹，濟(jì)南試金、蘇州蘇試、常州磐諾、沈陽龍騰等企業(yè)代表在會上介紹企業(yè)情況和產(chǎn)品。 　　參觀吳忠儀表、銀川共享集團(tuán) 　　參觀現(xiàn)場 　　會議第二天，與會代表依次參觀了吳忠儀表機(jī)械加工數(shù)字化建設(shè)試點(diǎn)和共享集團(tuán)鑄造生產(chǎn)智能旨在建設(shè)試點(diǎn)，聽取了兩個企業(yè)在開展智能制造，采用信息化技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化車間和數(shù)字化工廠的介紹，實(shí)地看到了用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)所取得的制造技術(shù)和制造成果。