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(jìn)行補償，大多數(shù)設(shè)計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(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。對幾個溫度點進(jìn)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(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

　　“ 　　一個人有學(xué)問，不一定有技術(shù)，有技術(shù)不一定搞出產(chǎn)品，搞出產(chǎn)品不一定占領(lǐng)市場，占領(lǐng)市場不一定有效益，一個學(xué)者一個教授，他應(yīng)該讓 讓企業(yè)見到效益。 　　——東北大學(xué)63屆校友王魁漢 　　他，用人生參悟并踐行著什么是“大國工匠” 　　他，一家三代東大人“知行合一”著“實干興邦” 　　今天，請跟隨小編一起來認(rèn)識這位80歲的東大校友 　　王魁漢 　　沈陽東大傳感技術(shù)有限公司董事長 　　1963年畢業(yè)于東北工學(xué)院 　　曾任東北大學(xué)科研處副處長、冶金物化教研室主任、教授。現(xiàn)任沈陽東大傳感技術(shù)有限公司董事長，中國儀器儀表協(xié)會傳感器分會理事、溫度專業(yè)協(xié)會理事、中國計量測試學(xué)會溫度專業(yè)委員會委員、中國熱處理行業(yè)協(xié)會理事等 　　王魁漢教授長期從事教學(xué)與科研工作，致力于復(fù)合材料、測溫材料及溫度檢測技術(shù)的研究，先后開發(fā)出多種新型溫度傳感器及耐高溫、抗腐蝕材料。1998年他退而不休，組建沈陽東大傳感技術(shù)有限公司。 　　連續(xù)13年出口美國鋁業(yè)公司的是東大傳感的主要產(chǎn)品——熱電偶，溫度參數(shù)，特別是高溫測溫在航天、能源、冶金等領(lǐng)域占有極重要的地位。但完成測溫任務(wù)的熱電偶每支都很小，附加值也不高，王魁漢教授就在這么一支支小小的熱電偶上澆筑著“大國工匠”的精益求精。 　　王魁漢教授深知踐行“知識—技術(shù)—市場—效益”一體化模式實屬不易。40年來，他一直堅持從生產(chǎn)實踐出發(fā)，開拓創(chuàng)新，知行合一。在獲得專利的同時，努力使之轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品?，F(xiàn)已擁有專利26項，其中發(fā)明專利6項。成果均在國內(nèi)普遍使用，并具有國際領(lǐng)先水平。 　　他發(fā)明的特種WRe溫度傳感器及新型鉬基金屬陶瓷熱電偶保護(hù)管，成功地應(yīng)用于高溫鹽浴爐、以及航空、航天、機械、冶金等諸多領(lǐng)域，作為傳感器開發(fā)中的一項重要成果，已被收錄在中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主編的“2008~2009報告”中?！敖饘偬沾蔁犭娕急Ｗo(hù)管”項目先后為 節(jié)鉑上千公斤，節(jié)匯逾億元，具有顯著的經(jīng)濟與社會效益。而鋁電解工業(yè)用多參數(shù)傳感器（STAR）現(xiàn)已連續(xù)13年出口美國、加拿大、澳大利亞、西班牙等發(fā)達(dá) 。 　　沒有無緣無故的成功，沒有無緣無故的選擇，王魁漢教授1998年退而不休，創(chuàng)辦東大傳感，并一直專注于細(xì)節(jié)，不斷追求卓越的人生選擇當(dāng)中，始終如一著一條精神的脈絡(luò)——自強不息，知行合一。 　　王魁漢自豪地表示：“我們產(chǎn)品不大，但小而精、精而專、專而強。我們不追求大，我們追求強，為滿足客戶的需要。我們一絲不茍地完成每一件事情，從考查供應(yīng)商，到生產(chǎn)過程的每一個環(huán)節(jié)， 不能有半點含糊。世界五百強的美國鋁業(yè)，到公司考察后，表示：“你們將工業(yè)品做成精品。獨占細(xì)分市場?！? 　　王魁漢認(rèn)為：一個人有學(xué)問，不一定有技術(shù)，有技術(shù)不一定搞出產(chǎn)品，搞出產(chǎn)品不一定占領(lǐng)市場，占領(lǐng)市場不一定有效益，一個學(xué)者一個教授，他應(yīng)該讓 讓企業(yè)見到效益。 　　“自強不息、知行合一”，是東北大學(xué)的校訓(xùn)。王魁漢教授一直牢記。這卻不僅是他一個人的行為選擇，而是源自于他“一家三代人東大人”貫穿著的家國情懷。 　　王魁漢的二叔王肅，1934年考入東北大學(xué)法學(xué)院邊政系俄文組。九一八事變后，王肅投筆從戎，加入了轟轟烈烈的抗日救國運動中。1946年，時任黑河人民自治軍區(qū)司令員兼政委的王肅，在工作途中，遭土匪襲擊，壯烈犧牲，年僅32歲。王肅烈士是東北大學(xué)的驕傲，是東大師生和海內(nèi)外校友學(xué)習(xí)的榜樣。 　　事業(yè)有成的王魁漢并沒有貪圖自身安逸，而是轉(zhuǎn)身投入到了教育事業(yè)中。他堅信支持教育，才是百年大計。 　　自2007年起，他先后資助了黑河市的王肅小學(xué)等三所學(xué)校。從2016年開始，王魁漢教授在東北大學(xué)先后捐資200多萬元設(shè)立“東北大學(xué)王肅教育基金”，用于支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和設(shè)立王肅獎學(xué)金等。 　　書囊無底，他的貢獻(xiàn)亦無邊?！笆迨逦赐瓿傻氖聵I(yè)我再接著做”，王魁漢堅定地踐行著這一承諾。 　　來源 | 東北大學(xué)校友總會 　　責(zé)編 | 楊明 周洛琦 趙春時 　　?如果你喜歡這篇文章，歡迎點贊并分享到朋友圈? 　　投稿&加入我們neuxcbtg@163.com 　　閱讀 　　?虛位以待 | 東北大學(xué)誠邀海內(nèi)外青年人才 　　?@2018級新生，快來查收你的專屬入學(xué)生存指南，助你快速成為東大通！ 　　?燃遍全國 | Neuer的暑假，拿獎拿到手軟 　　↓↓↓為東北大學(xué)，請點贊?。。?