测温式传感器

1、温度传感器DS18B20介绍　　　　DALLAS公司单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。每个DS18B20具有唯一的64位长序列号，存放于DS18B20内部ROM只读存储器中。　　　　DS18B20温度传感器的内部存储器包括1个高速暂存RAM和1个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度的高8位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4个字节为TH、TL的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1列出了温度与温度字节间的对应关系。　　　　2、系统硬件结构　　　　系统分为现场温度数据采集和上位监控PC两部分。图1为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC机而独立工作。增加上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分采用8051单片机作为中央处理器，在P1.0口挂接10个DS18B20传感器，对10个点的温度进行检测。非易失性RAM用作系统温度采集及运行参数等的缓冲区。上位PC机通过RS485通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行全面的管理和控制，可完成数据记录，打印报表等工作。　　　　系统各模块分析如下：　　　　2.1DS18B20与单片机的接口电路　　　　DS18B20与8051单片机连接非常简单，只需将DS18B20信号线与单片机一位I/O线相连，且一位I/O线可连接多个DS18B20，以实现单点或多点温度测量。DS18B20可以通过2种方式供电：外加电源方式和寄生电源方式。前者需要外加电源，电源的正负极分别与DS18B20的VDD和GND相连接。后者采用寄生电源，将DS18B20的VDD与GND接在一起，当总线上出现高电平时，上拉电阻提供电源；当总线低电平时，内部电容供电。由于采用外加电源方式更能增强DS18B20的抗干扰性，故本设计采用这种方式。在实际应用中，传感器与单片机的距离往往在几十米到几百米，传输线的寄生电容对DS18B20的操作也有一定的影响，所以往往在接口的地方稍加改动，以增加芯片的驱动能力和减少传输线电容效应带来的影响，达到远距离传输的目的。　　　　2.2键盘及显示　　　　键盘通过编程设置可完成以下功能：对温度值进行标定，定时显示各路的温度值，单独显示某路的温度值，给每一路设定上下限报警值等。LED则可为用户提供直观的视觉信息。在工作现场，用户可通过6位LED的显示数据来确定系统的当前工作状态以及采样的温度值信息等。　　　　2.3报警电路　　　　当被测温度值超过预先设定的上下限时，报警电路作出响应，蜂鸣器发出响声，告知用户温度的异常。具体哪一个传感器温度值超限，可由软件查询各DS18B20内部告警标志而确定，继而调整该现场温度，以达到对温度波动的控制。　　　　3、软件设计及流程　　　　3.1下位机软件　　　　系统下位测温部分软件采用MCS51汇编语言编写，主要完成对DS18B20的读写操作，实现实时数据的采集，并获取最终温度值送至单片机内存。但需要注意的是，由于DS18B20的单总线方式，数据的读写都占用同一根线，所以每一种操作都必须严格按照时序进行。图2为测温子系统流程图。单片机首先发送复位脉冲，该脉冲使信号线上所有的DS18B20芯片都被复位，接着发送ROM操作命令，使得序列号编码匹配的DS18B20被激活。被激活后的DS18B20进入接收内存访问命令状态，内存访问命令完成温度转换、读取等工作(单总线在ROM命令发送之前存储命令和控制命令不起作用)。　　　　3.2上位机软件　　　　系统上位机的软件采用VC++6.0编写。主要完成的功能包括：与下位单片微机的实时通信；模拟显示各采集点温度曲线；保存各测温点温度数据；统计各采集点平均温度值；打印各点温度统计报表等。　　　　4、结论　　　　本系统具有如下特点：　　　　a.结构简单，成本低廉，维护方便。　　　　b.直接将温度数据进行编码，可以只使用单根电缆传输温度数据，通信方便，传输距离远且抗干扰性强。　　　　c.配置灵活、方便、易于扩展。可扩展多路下位温度采集子系统，将它们通过RS485与上位PC机组网，形成多点温度采集网络。也可在各子系统中有选择性地增减温度传感器。　　　　d.工作稳定，测温精度高。实验表明，在长达200m的一位总线上挂接24个DS18B20温度传感器，系统可正确地进行温度采集，分辨率为0.5℃。　　　　e.适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。在大范围温度多点监控系统中具有十分诱人的应用前景。

微波消解的主控罐（带有测温传感器的）上的密封盖用水、硝酸洗了，结果传感器锈了还是怎么了，可能是酸没洗干净。现在怎么办呢？每次测完传感器上就有一层。密封盖是不能进水的吗？那应该如何洗呢？

红外测温仪里有一种叫红外线温度传感仪器，这种新型温度传感器的测量灵敏度为：ΔT=ΔL/L(α1-α2)，，△L就是红外位移传感器对有机玻璃长度测量的灵敏度。它们的主要作用是：利于高精度的螺旋测微器进行定标，最终得到我们想要的，较精度(3×10-7m)的位移测量仪。　　我们采用微品玻璃陶瓷材料制成一个圆筒，这种微晶玻璃陶瓷材料具有真空性好、耐高低温、绝缘和耐酸碱腐蚀等性能，其基本性能指标如下：使用温度-273℃～1000℃体积电阻率1.08x1014Ω·cm，热膨胀系数为αl=8.6x10-6/℃，微品玻璃陶瓷抗热冲击性能非常好，从800℃急冷至0℃不破碎，200℃急冷到0℃强度不变化。　　在筒内的一端固定一根长L=10cm的薄有机玻璃圆筒，在筒内另一端固定一个红外位移传感器，并且让有机玻璃棒的自由端将红外接收管的接收面遮住一半，使其工作在线性度最好的区域。由于有机玻璃的热膨胀系数为α2=1.7x10-4/℃，两者相差达2个数量级，所以当温度变化时，我们可以认为有机玻璃在陶瓷卡材料上的相对位移可以忽略，故有机玻璃的自由端同红外位移传感器之间的相对位置变化将改变红外接收管的有效接收面积。从而使位移传感器输出电压也随之改变。这种新型温度传感器的测量灵敏度为：　　ΔT=ΔL/L(α1-α2)　　其中，△L为红外位移传感器对有机玻璃长度测量的灵敏度。　　红外位移传感器，主要机构由红外发光二极管发射和接受装置，数据放大去噪部分以及数据采集处理系统组成。我们可以看到它是利用红外光电二级管的光电转换规律，通过其遮挡的光通量与输出电流的关系确定遮挡体。能将微小的温度转换成电压的变化。在运用放大电路将其进行放大处理。结合数据采集卡建立电压信号与温度的函数关系。最后利于高精度的螺旋测微器进行定标，最终形成我们可以得到一个具有较高测量精度(3×10-7m)的位移测量仪。　　由于光电转换的电流较小而且红外发光二极管的功率也较低，因此我们可以认为红外位移传感器不会对测量的温度环境有影响。　　从这里我们知道，红外线温度传感仪器是测量精密度比较高的红外测温工具，它对温度环境不受影响。

热电传感器是常用传感器之一 热电传感器是一种将温度转换成电量的装置，包括电阻式温度传感器、热电偶传感器、集成温度传感器等。 电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的原理进行测温的。电阻式温度传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，一般把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻，铂热电阻的特点是梢度高，性能稳定，工业上广泛应用铂热电阻进行一200^-+850℃范围的温度侧量，还作为复现国际温标的标准仪器;铜热电阻的电阻沮度系数高.线性度好，且价格便宜，应用于一些侧量精度要求不高且温度较低的场合，其侧温范围为一50-+1501C，但由于铜易氧化，热惯性大，不适宜在腐蚀性介质中或高温下工作.热敏电阻的电阻温度系数大，灵敏度高，尺寸小，响应速度快，电阻值范围大((0. 1^-100kS1)，使用方便，但温度特性为非线性.互换性差，测温范围小(一般在一50-200). 热电偶传感器是工程上应用最广泛的温度传感器。它构造简单.使用方便，具有较高的准确度、稳定性及复现性，温度测量范围宽(-200^-+3500'C )，动态性能好，在温度测最中占有重要的地位。 集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流电压特性与温度的关系.把感温PN结及有关电子线路集成在一个小硅片上.构成一个专用集成电路芯片。它具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点，但受耐热性能和特性范围的限制，只能用来测150℃以下的温度。如AD590是应用最广泛的一种集成温度传感器.它具有内部放大电路，再配上相应的外电路，可方便地构成各种应用电路.来源——中国仪器仪表网

一、温度测量的基本概念(温度传感器有双金属温度计、热电偶、热电阻等)1、温度定义：温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度 :数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等份，每等分为摄氏1度，符号为℃。华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份每等份为华氏1度符号为℉。热力学温标（符号T）又称开尔文温标（符号K），或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。国际温标：国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68温度存在一定的不捉，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过1990年国际ITS-90，ITS-90温标替代IPS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。1990年国际温标：a、温度单位：热力学温度是基本功手物理量，它的单位开尔文，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这个方法。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度（符号T90）和国际摄氏温度（符号t90）。b、国际温标ITS-90的通则：ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的即在全量程，任何于温度采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比T90的测量要方便的多，而且更为精密，并且有很高的复现性。c、ITS-90的定义：第一温区为0.65K到5.00K之间，T90由3He和4He的蒸汽压与温度的关系式来定义。第二温区为3.0K到氖三相点（24.5661K）之间T90是氦气体温度计来定义。第三温区为平蘅氢三相点（13.8033K）到银的凝固点（961.78℃）之间，T90是由铂电阻温度计来定义，它使用一组规定的定义内插法来分度。银凝固点（961.78℃）以上的温区，T90是按普朗克辐射定律来定义的，复现仪器为光学高温计。二、温度测量仪表的分类温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测量元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。三、传感器的选用国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。（一）、现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理选用传感器，是在进行某个量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型：要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，那一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器的体积要求；测量方式为接触式或非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，是进口还是国产的，价格能否接受，还是自行研制。2、灵敏度的选择：通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好，因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号才比较大有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度，因此要求传感器本身具有很高的信躁比，尽量减少从外界引入的厂忧信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器，如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。3、频率响应特性：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有一定的延迟，希望延迟越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。4、线性范围：传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值，传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内可以将非线性误差较小的传感器近似看作线性，这会给测量带来极大的方便。5、稳定性：传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称稳定性。影响传感器长期稳定的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减少环境影响。在某些要求传感器能长期使用而又轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。6、精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高，这样就可以在满足同一测量的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器，自制传感器的性能应满足使用要求。（二) 测温器：1、热电阻：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它不广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。① 热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。② 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和数码温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻和数码温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采取三线制接法。”2、热敏电阻：NTC热敏电阻器，具有体积小，测试精度高，反应速度快，稳定可靠，抗老化，互换性，一致性好等特点。广泛应用于空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。3、热电偶：热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质影响。② 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。(1)．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。(2)．热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电

智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度传感器而言，主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率(典型产品为MAX6654)，分辨力及最大转换时间(典型产品为DS1624)。 　　能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。典型产品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能温度控制器适配各种微控制器，构成智能化温控系统；它们还可以脱离微控制器单独工作，自行构成一个温控仪。 2.3总线技术的标准化与规范化 　　目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。 2.4可靠性及安全性设计 　　传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术，其噪声容限低，抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器(例如TMP03/04、LM74、LM83)普遍采用了高性能的Σ－Δ式A／Ｄ转换器，它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号，再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术，来提高有效分辨力。Σ－Δ式A／D转换器不仅能滤除量化噪声，而且对外围元件的精度要求低；由于采用了数字反馈方式，因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。 　　为了避免在温控系统受到噪声干扰时产生误动作，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能温度传感器的内部，都设置了一个可编程的“故障排队(fAultqueue)”计数器，专用于设定允许被测温度值超过上、下限的次数。仅当被测温度连续超过上限或低于下限的次数达到或超过所设定的次数n(n=1~4)时，才能触发中断端。若故障次数不满足上述条件或故障不是连续发生的，故障计数器就复位而不会触发中断端。这意味着假定n=3时，那么偶然受到一次或两次噪声干扰，都不会影响温控系统的正常工作。 　　LM76型智能温度传感器增加了温度窗口比较器，非常适合设计一个符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先进配置与电源接口”)规范的温控系统。这种系统具有完善的过热保护功能，可用来监控笔记本电脑和服务器中CPU及主电路的温度。微处理器最高可承受的工作温度规定为tH，台式计算机一般为75°C，高档笔记本电脑的专用CPU可达100°C。一旦CPU或主电路的温度超出所设定的上、下限时， INT端立即使主机产生中断，再通过电源控制器发出信号，迅速将主电源关断起到保护作用。此外，当温度超过CPU的极限温度时，严重超温报警输出端(T_CRIT_A)也能直接关断主电源，并且该端还可通过独立的硬件关断电路来切断主电源，以防主电源控制失灵。上述三重安全性保护措施已成为国际上设计温控系统的新观念。 　　为防止因人体静电放电(ESD)而损坏芯片。一些智能温度传感器还增加了ESD保护电路，一般可承受1000~4000V的静电放电电压。通常是将人体等效于由100PF电容和1.2K欧姆电阻串联而成的电路模型，当人体放电时，TCN75型智能温度传感器的串行接口端、中断／比较器信号输出端和地址输入端均可承受1000V的静电放电电压。LM83型智能温度传感器则可承受4000V的静电放电电压。 　　最新开发的智能温度传感器(例如MAX6654、LM83)还增加了传感器故障检测功能，能自动检测外部晶体管温度传感器(亦称远程传感器)的开路或短路故障。MAX6654还具有选择“寄生阻抗抵消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英文缩写为prc)模式，能抵消远程传感器引线阻抗所引起的测温误差，即使引线阻抗达到100欧姆，也不会影响测量精度。远程传感器引线可采用普通双绞线或者带屏蔽层的双绞线。 2.5虚拟温度传感器和网络温度传感器 (1)虚拟传感器 　　虚拟传感器是基于传感器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成的。利用软件可完成传感器的标定及校准，以实现最佳性能指标。最近，美国Ｂ＆Ｋ公司已开发出一种基于软件设置的TEDS型虚拟传感器，其主要特点是每只传感器都有唯一的产品序列号并且附带一张软盘，软盘上存储着对该传感器进行标定的有关数据。使用时，传感器通过数据采集器接至计算机，首先从计算机输入该传感器的产品序列号，再从软盘上读出有关数据，然后自动完成对传感器的检查、传感器参数的读取、传感器设置和记录工作。 (2)网络温度传感器 　　网络温度传感器是包含数字传感器、网络接口和处理单元的新一代智能传感器。数字传感器首先将被测温度转换成数字量，再送给微控制器作数据处理。最后将测量结果传输给网络，以便实现各传感器之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享，在更换传感器时无须进行标定和校准，可做到“即插即用(Plug&PlAy)”，这样就极大地方便了用户。 2.6单片测温系统 　　单片系统(

荧光光纤温度传感器传感探头采用全光纤微小探头，无金属材料，具有完全的电绝缘性，不受高压、强电磁场的影响，抗化学腐蚀和无污染，而且测温探头尺寸小，柔韧性好，耐高温，可实现探头直径0.2mm～3mm，弯曲半径最小到5mm以下，使得荧光光纤测量技术可以应用在不同工作的情况下，尤其微小功能系统中和电磁干扰下的测量；测温探头可以互换，测温探头替换后不需要校正。 荧光光纤温度传感器既可以采用接触式的测量方式，也可以采用非接触式的测量方式，并可远距离传输，使传感器的光电器件脱离测温现场，避开了恶劣的环境。由于采用全光纤微小探头，无金属材料，具有完全的电绝缘性，不受高压、强电磁场的影响，抗化学腐蚀和无污染，荧光光纤温度传感器不仅限于物体表面的定向测量,其探头还可以插入固体物质中、浸入液体中或导入设备中,到达特定区域。 传感器温度探头被安放在光纤的顶端内部。使用时将光纤传感器探头直接永久安装在变压器需要测量温度的位置。传感器光纤具有高抗电流击穿和抗化学腐蚀的特性，还具有非常强的机械特性。 荧光光纤温度传感器传感探头&光纤定制考虑因素：1）测温范围；2）测温精度；3）距离（长短）；4）芯径；5）光纤及探头类型

摘要：介绍气相色谱中有关流量传感器的原理和应用场景…… 气相色谱是常用的分析仪器，主要是利用物质的物理化学性质差异，对多组分混合物进行分离和测定，目前作为有机定量分析方法中最重要的分支，在石油化工、医药工业、食品安全和环境监测等方面具有广泛的应用。作为精密仪器而言，在气相色谱的仪器实现中，仪器需要接受光、声、热、电、磁等多种信号，因此需要安装多种多样的传感器，用以将各种信息转化为电信号，从而进行仪器各种功能的实现，并输出响应的结果。 气相色谱中常用的传感器有十多种，主要有温度传感器、压力传感器、流量传感器等，其原理各不相同，本节主要介绍有关流量传感器的原理和应用场景等内容。 1 传感器概述 根据国家标准《GB/T 7665-2005 传感器通用术语》的定义，传感器（transducer/sensor）指“能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。其中，敏感元件（sensing element)，指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件（transducing element)，指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分 。 2 流量传感器工作原理 流量传感器有多种类型，[/font]测量原理涉及流体力学、热力学、光学、电动力学、声学等多个方面。在气体流量测量领域，根据关键元件的工作方式的不同，气体质量流量传感器大致可以分为科里奥利流量传感器；基于热学原理的质量流量传感器：包括热分布型、热损失型和热脉冲型；差压式质量流量传感器等。本文主要介绍基于MEMS技术的热分布型流量传感器。 2.1 MEMS技术 微机电系统（micro-electro-mechanical systems ，MEMS）及其工艺在气相色谱相关方面得到了广泛的应用，涉及仪器的多个方面，如富集器/进样器、色谱柱、检测器/传感器、色谱辅助设备（催化转化炉）等；其类似于半导体芯片技术，在微小尺度上制造设备部件，具有“微机械” 、“微电子” 和“系统” 三类特质。 以色谱柱为例，MEMS技术工艺流程包括以下几个步骤：清洗硅基底晶圆，沉积铝/氮化硅/ SiO2等为掩模层，涂胶（光刻胶/光致抗蚀剂，Photoresist）[/size]；光刻图形化；刻蚀铝掩膜层；刻蚀体硅；去除铝掩模层和光刻胶层；键合 Pyrex 7740 玻璃。完成上述步骤后，即MEMS色谱柱制造完成后，采用静态或者动态方法将固定相微型色谱柱内部。（袁欢. MEMS微型气相色谱柱的研制及应用研究.电子科技大学,2017.） https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410080920231622_1000_1856270_3.png 2.2 基于MEMS的热分布型流量传感器原理 微机电系统（micro-electro-mechanical systems ，MEMS）应用在气体流量传感器中，主要是需要在硅基衬底上沉积薄膜加热电阻和测温电阻。以热分布型为例，核心结构包括加热电阻和测温电阻。主要是通过测量加热电阻两端的温度差来获得流量数据，具体来说是当加热电阻工作时，温度升高会在加热板周围形成一个稳定的热场分布，当没有气体流过时，热场均匀分布，上下游测温电阻位置处的温度相同；一旦有气体流过，气体的流动破坏了原先稳定的热场，造成上下游测温电位置处的温度不均匀，在传感器工作流量范围内会造成下游测温电阻位置的温度高于上游位置处，并且随着流速的增加，上下游之间的温度差值也在线性增加。温度差值可以以一定的方式转化为电信号——即通过[size=16px]测温电阻将气体流动导致的温度变化转化为电信号的变化，最终实现对流量的测量。 以三电阻式结构热分布型流量传感器为例，其简单结构示意如下： https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410080920232888_4905_1856270_3.png 热分布型流量传感器具有灵敏度高、功耗小、尺寸小、量程大、集成度高等特点，但是当气体种类改变时，不同气体的导热系数、粘度、比热容都有差别，因此需要针对不同的气体单独做校准；另外，要求气体干燥无污染，因为湿度较大的气体对传感器表面的热量交换有影响，进而影响到输出结果；同时，颗粒物对传感器的输出结果也有影响。 有关热分布型流量传感器测量流量的理论计算，可参考下述文献；同时，本小节内容也参考了该文献：肖世瑾. MEMS热式质量流量传感器研制. 山东大学, 2021. DOI:10.27272/d.cnki.gshdu.2021.004000. 2.3 基于[size=16px]MEMS的热分布型流量传感器示例 以常见的某型号流量传感器为例，其结构图示如下（以下图示来源自网络）： https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410080920239180_5905_1856270_3.png https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410080920237914_2001_1856270_3.png https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410080920259065_5116_1856270_3.png 工作时，加热控制电路保持加热电阻温度恒定高于周围环境温度160℃，可以减小由于周围环境温度变化而引起的输出温漂，降低气体密度或气体压缩变化的影响。当没有气流通过时，上下两个游测温电阻在中间热源的影响下保持温度一致，电阻值没有发生变化；当气流通过时，由于两个测温电阻（温度敏感材料，阻值与温度相关）和加热电阻的相对位置不同，使两个测温电阻的温度不一样，测温电阻[size=16px]的阻值随温度的变化而改变，因此两个电阻的阻值也不同；测温电阻接入惠斯登电桥电路，电桥的输出电压与气体流量成比例变化。 3 气相色谱中流量传感器的应用场景 在气相色谱分析中，流量传感器常用于电子流量控制装置（EPC）中，如毛细柱进样口中主要用于测量进样口的总流量，下图为某厂家毛细柱进样口分流进样流路图： https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410080920263135_5295_1856270_3.png 图中Valve为比例阀，FS表示流量传感器，PS表示压力传感器。在仪器毛细柱进样口工作过程中，可以通过流量传感器的反馈调整比例阀开度，控制进入毛细柱进样口的总流量，使之达到设定值要求。 说明：本文首发于公众号“气相色谱分析”。

一、温度测量的基本概念 1、温度定义： 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。 摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等份，每等分为摄氏1度，符号为℃。 华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份每等份为华氏1度符号为℉。 热力学温标（符号T）又称开尔文温标（符号K），或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。 国际温标：国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68温度存在一定的不捉，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过1990年国际ITS-90，ITS-90温标替代IPS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。 1990年国际温标： a、温度单位：热力学温度是基本功手物理量，它的单位开尔文，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这个方法。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度（符号T90）和国际摄氏温度（符号t90）。 b、国际温标ITS-90的通则：ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的即在全量程，任何于温度采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比T90的测量要方便的多，而且更为精密，并且有很高的复现性。 c、ITS-90的定义： 第一温区为0.65K到5.00K之间，T90由3He和4He的蒸汽压与温度的关系式来定义。 第二温区为3.0K到氖三相点（24.5661K）之间T90是氦气体温度计来定义。 第三温区为平蘅氢三相点（13.8033K）到银的凝固点（961.78℃）之间，T90是由铂电阻温度计来定义，它使用一组规定的定义内插法来分度。银凝固点（961.78℃）以上的温区，T90是按普朗克辐射定律来定义的，复现仪器为光学高温计。 二、温度测量仪表的分类 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测量元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。 三、传感器的选用 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 （一）、现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理选用传感器，是在进行某个量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型：要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，那一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器的体积要求；测量方式为接触式或非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，是进口还是国产的，价格能否接受，还是自行研制。 2、灵敏度的选择：通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好，因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号才比较大有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度，因此要求传感器本身具有很高的信躁比，尽量减少从外界引入的厂忧信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器，如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有一定的延迟，希望延迟越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围：传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值，传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内可以将非线性误差较小的传感器近似看作线性，这会给测量带来极大的方便。 5、稳定性：传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称稳定性。影响传感器长期稳定的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减少环境影响。在某些要求传感器能长期使用而又轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。 6、精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高，这样就可以在满足同一测量的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器，自制传感器的性能应满足使用要求。 （二) 测温器： 1、热电阻：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它不广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 ① 热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。 ② 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和数码温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻和数码温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采取三线制接法。” 2、热敏电阻：NTC热敏电阻器，具有体积小，测试精度高，反应速度快，稳定可靠，抗老化，互换性，一致性好等特点。广泛应用于空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。 3、热电偶：热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质影响。 ② 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 (1)．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 (2)．热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。 标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。 非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准

热电偶是最常用的测温器件之一，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。因为热电偶温度传感器具有测量范围宽、精度高以及响应时间快等优点，所以得到广泛的使用。本篇文章主要探讨插入深度对热电偶温度传感器的影响。 热电偶测温点的选择是最重要的。测温点的位置，对于生产工艺过程而言，一定要具有典型性、代表性，否则将失去测量与控制的意义。热电偶插入被测场所时，沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶温度传感器与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之，由热传导而引起的误差，与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好，其插入深度应该深一些，陶瓷材料绝热性能好，可插入浅一些。对于工程测温，其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关，如流动的液体或高速气流温度的测量，将不受上述限制，插入深度可以浅一些，具体数值应由实验确定。

温度是一个基本的物理现象，它是生产过程中应用最普通、最重要的工艺参数，无论是工农业生产，还是科学研究和国防现代化，都离不开温度测量及温度传感器。它是现代测试和工业过程控制中应用频率最高的传感器之一。然而，温度的准确测量并非轻而易举，即使有了准确度很高的温度传感器，但是，如果测量方法选择不当或者测量的环境不能满足要求，则都难以得到预期的结果。　　温度测量的最新进展　　当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟，但是只能在传统的场合应用，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。　　光纤温度传感器　　光导纤维（简称光纤）自20世纪70年代问世以来，随着激光技术的发展，从理论和实践上都已证明它具有一系列的优越性，光纤在传感技术领域中的应用也日益受到广泛重视。光纤传感器是一种将被测量的状态转变为可测的光信号的装置。它是由光耦合器、传输光纤及光电转换器等三部分组成。目前已有用来测量压力、位移、应变、液面、角速度、线速度、温度、磁场、电流、电压等物理量的光纤传感器问世，解决了传统方式难以解决的测量技术问题。据统计，目前约有百余种不同形式的光纤传感器，用于不同领域进行检测。可以预料，在新技术革命的浪潮中，光纤传感器必将得到广泛的应用，并发挥出更多的作用。　　特种测温热敏电缆　　热电偶是传统的温度传感器，用途非常广泛。近年来，又发展出了一种新的测温技术，能在火灾事故预警中有独特的应用。这种新型温度传感器称为特种测温热敏电缆，又被称为连续热电偶ConTInuous Thermocouple)或寻热式热电偶（Heating Seeking Thermocouple）。　　热敏电缆利用电偶热电效应，但测量的不是偶头部的温度，而是沿热电极长度上最高温度点的温度。由于这种独特功能，最初被发达国家作为高精技术设备铺设在航空母舰、驱逐舰的舰舱以及军用飞机等军事设备中。目前，已被广泛应用到各个领域来预防和减少因“过热”引起的事故和损失。　　热敏电缆的主要性能　　目前，热敏电缆主要有两种产品类型（FTLD和CTTC），它们测温原理相同，只是技术参数不同。　　材料构成外层保护管：FTLD型采用双层聚四氟乙烯，CTTC型采用铬镍铁合金。为有效避免测量环境中的粉尘、油脂以及水分等介质浸入，以及温度范围不同而引起的误报，故采用不同材料。测温元件：K型热电偶。　　外形尺寸目前现有的产品长度约6~15m，若需长度加大，可以将几根热敏电缆连接起来。外径尺寸FTLD为f3.5mm，CTTC为f9.3~18.7mm，可安装在传统探头无法铺设到的恶劣环境中。　　工作温度 FTLD为-40~200℃，CTTC为-40~899℃。　石英温度计　　分度与灵敏度热敏电缆的分度与普通热电偶相近，由于连续热电偶的“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，所以热敏电缆的输出热电势与同种热电偶相比稍有降低，换算成温度大约相差十几摄氏度，这对于火警预报来说是可以接受的。　　弯曲半径除和热敏电缆组成材料的性能和质量有关外，还与隔离材料的密实程度有关。一般弯曲半径为热敏电缆外径的10~20倍。　　　随着生产及科学技术的发展，各部门对温度测量与控制的要求越来越高，尤其对高精度、高分辨率温度传感器的需求越来越强烈，普通的传感器难以满足要求。　　石英温度计的特性　　高分辨率分辨率达0.001~0.0001℃。　　高精度在-50℃~120℃范围内，精度为±0.05℃。普通温度计的精度为±0.1℃。　　误差小热滞后误差小，响应时间为1s，可以忽略。　　性能稳定它是频率输出型传感器，故不受放大器漂移和电源波动的影响，即使将传感器远距离（如1500m）设置也不受影响，但是抗强冲击性能较差。　　石英温度计的应用　　石英温度计既可用于高精度、高分辨率的温度测量，又可作为标准温度计进行量值传递，也可以在现场稳态温度场合下进行精密测温或用于恒温槽的精密控温，还可用作远距离多点温度测量等。[/

电阻传感器是指把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。电阻传感器主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器或位移传感器和锰铜压阻传感器等。 电阻传感器由电阻元件及电刷即活动触点两个基本部分组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，所以可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。 电阻传感器具有良好的互换性和长期可靠性；具有测量精度高、长期使用性能稳定、具有高抗震能力。电阻传感器具有多种传感器信号输入，测温范围宽、温度系数小、精度高、工作稳定、高亮度显示等特点。电阻传感器可用于对冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重和过程检测的测量。

传感器(Sensor)技术(Technology)是现代科技的前沿技术，传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。 我国自动化方面的专家呼吁：目前复杂系统越来越复杂，仪器仪表自动化已经陷入低谷，其主要原因之一是传感技术的落后，一方面表现为传感器在感知信息方面的落后;另一方面也表现为传感器自身在智能化和网络化方面的技术落后。 分析仪器产业迫切需要新型传感器。分析仪器是我国科技、经济和社会持续发展的基础，红外测温仪无论在工业过程控制、设施农业、生物医学、环境控制、食品安全乃至航空航天、国防工程等领域，均迫切需要各类新型传感器作为信息摄取源的小型化、红外测温仪专用化、简用化、家庭化(甚至个人化)的新一代分析仪器，实现更灵敏、更准确、更快速、更可靠地实时检测，以迅速改变我国分析仪器的落后状况。 而技术推动是加速传感器技术发展的保证和机遇。几十年来，风速仪以微电子技术为基础，促进了传感器技术的发展。未来10～20年，传统硅技术将进入成熟期(预测为2014年～2017年)。届时，直径300mm硅晶片将大量用于生产，使得硅的低成本制造技术和硅的应用(Application)技术将得到空前的发展，这无疑将为研制生产微型传感器、智能传感器等新型传感器提供技术保障。从总体发展看，传统硅技术将一直延续到2047年(即晶体管发明100周年)才趋于饱和(即达到芯片特征尺寸的极限)和衰退。而当前微电子技术仍将依循“等缩比原理”和“摩尔定律”两条基础规律走下去，在尽力逼近传统硅技术极限中，不断扩展硅的跨学科横向应用(如MEMS等)和突破“非稳态物理器件”风速仪(量子、分子器件)，而上述微电子技术发展中的两大方向正是当前乃至未来20年传感器技术的主要发展方向。 同时，多学科、多种高新技术的交叉融合，推动了新一代传感器的诞生与发展。例如：我国重点开发的MEMS(微电子与微机械的结合)、MOMES(MEMS与微光学的结合)、智能传感器(MEMS与CPU、信息控制技术的结合)、生物化学传感器(MEMS与生物技术、电化学的结合)等以及今后将大力开发的网络化传感器(MEMS网络技术的结合)、纳米传感器(纳米技术与传感技术的结合)均是多学科、多种学科技术交叉融合的新一代传感器。

我们公司用西门子风管式温湿度传感器 QFM9160在现场测温度显示在操作屏上，我想知道这个传感器的误差是多少？或是这一类的温湿度传感器用比对法误差怎么定义，或是有什么更好的办法，帮帮我，谢谢！

高低温试验箱传感器通常被称为热电偶传感器，在接触式温度测量仪表热电偶和热电阻是工业上最常用的温度检测元件。简单介绍一下气原理及特征：高低温试验箱热电偶传感器测量原理：热电偶是一种感温元件，它能将温度信号转换成热电势信号，通过电气测量仪表的配合，就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。 在由两种不同材料的导体A和B所组成的闭合回路中,当A和B的两个接点处于不同温度T和To时,在回路中就会产生热电势。这就是所谓的塞贝克效应。导体A和B称为热电极。温度较高的一端（T）叫工作端（通常焊接在一起）；温度较低的一端（To）叫自由端（通常处于某个恒定的温度下）。根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度To=00C的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电势后，即可知道被测介质的温度

在高温下使用的热电偶温度传感器，如果被测介质为气态，那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上，使保护管的热阻抗增大；如果被测介质是熔体，在使用过程中将有炉渣沉积，不仅增加了热电偶的响应时间，而且还使指示温度偏低。因此，除了定期检定外，为了减少误差，经常抽检也是必要的。例如，进口铜熔炼炉，不仅安装有连续测温热电偶温度传感器，还配备消耗型热电偶测温装置，用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。

1．什么是线性NTC温度传感器？　　 线性温度传感器就是线性化输出的负温度系数（简称NTC）热敏元件，它实际上是一种线性温度-电压转换元件，就是说在通以工作电流（100uA）的条件下，元件的电压值随温度呈线性变化，从而实现了非电量到电量的线性转换。 2．线性NTC温度传感器的主要特点是什么？　　 这种温度传感器其主要特点就是在工作温度范围内温度-电压关系为一直线，这对于二次开发测温、控温电路的设计，将无须线性化处理，就可以完成测温或控温电路的设计，从而简化仪表的设计和调试。 3．线性NTC温度传感器的测温范围是如何规定的？　　 就总的而言，测温范围可在-200～+200℃之间，但考虑实际的需要，一般无须如此宽的温度范围，因而规定三个不同的区段，以适应不同封装设计，同时在延长线的选用上亦有所不同。而对于温度补偿专用的线性热敏元件，则只设定工作温度范围为-40℃～+80℃。完全可以满足一般电路的温度补偿之用。 4．延长线的选用应遵循什么原则？　　 一般的在-200～+20℃、-50～+100℃宜选用普通双胶线；在100～200℃范围内应选用高温线。 5．基准电压的含义是什么？　　 基准电压是指传感器置于0℃的温场（冰水混合物），在通以工作电流（100μA）的条件下，传感器上的电压值。实际上就是0点电压。其表示符号为V（0），该值出厂时标定，由于传感器的温度系数S相同，则只要知道基准电压值V（0），即可求知任何温度点上的传感器电压值，而不必对传感器进行分度。其计算公式为：V（T）=V（0）+S×T示例：如基准电压V（0）=700mV；温度系数S=-2mV/℃，则在50℃时，传感器的输出电压V（50）=700—2×50=600（mV）。这一点正是线性温度传感器优于其它温度传感器的可贵之处。 6．温度系数S的含义是什么？ 　　 温度系数S是指在规定的工作条件下，传感器的输出电压值的变化与温度变化的比值，即温度每变化1℃传感器的输出电压变化之值： S=△V/△T（mV/℃）。温度系数是线性温度传感器做为温度测量元件的物理基础，其作用与热敏电阻的B值相似，这个参数在整个工作温度范围内是同一值，即-2mV/℃，而且各种型号的传感器也是同一值，这一点传统的热敏电阻温度传感器是无可比拟的。 7．互换精度这一参数有什么意义？　　 互换精度是指在同一工作条件下（同一工作电流、同一温场）对于同一个确定的理想拟合直线，每一只传感器的电压V（T）—温度T曲线与该直线的最大偏差，这个偏差通常按传感器的温度—电压转换系数S折合成温度来表示。由于传感器的输出线性化及温度—电压转换系数相同，即在测温范围内全程互换，所以互换精度表示了基准电压值的离散程度，即用基准电压值的离散值折合成温度值的大小来描述整批传感器之间的互换程度。一般分为三级：I级的互换偏差不大于0.3℃;J级不大于0.5℃;K级不大于1.0℃。 8．线性度的意义是什么？　　 线性度是描述传感器的输出电压值随温度变化的线性程度，实际上也就是传感器输出电压在工作温度范围内相对于理想拟合直线的最大偏差。一般情况下，其线性度的典型值为±0.5%，很显然传感器的线性度越高（其值越小），对于仪表的设计就越简单，在仪表的输入级完全不必采用线性化处理。 9．为什么说线性温度传感器是规范化输出？　　 所谓规范化输出，就是在0℃温度点上传感器在规定的工作条件下，输出的电压值仅限于某一小范围内，即使不互换，其基准电压值仅限定在690-7１0mV之间，这样在电路设计时，易于在宏观上把握传感器的输出情况，不论在桥路设计还是温度补偿，只要在690-7１0mV之间考虑，在调试中稍加调整即可。而不象普通的热敏电阻由于型号不同，其阻值也不同，针对不同的型号，需进行不同的设计计算。所以线性温度传感器的规范化输出，可以使仪表电路实现规范化设计。 10．用户如何检验线性温度传感器？　　 用户在购买传感器后，可在恒流的条件下，依温区的大小，采用两点或三点测试，以检验互换精度、线性度和温度系数。一般情况下，最简单的检验方法只要检验基准电压值即可。而所有电气参数，在交货时均有随货参数表（合格证），以提供该批传感器的详细参数指标。对测试条件有如下要求：恒流源：100μA±0.5%；恒温温场：波动度：≤±0.05℃；测试仪表：41/2或51/2数字电压表。 11．实际使用温度传感器是否一定要采用恒流源供电？　　 一般情况下是不必要的，桥路恒压供电完全可以（参见图1、图2）。这是因为在100μA左右的电流条件下，传感器的温度—电压转换系数变化量很小，可以给一个实测数量级的概念：在100μA时 S=-2mV/℃在40μA 时 S=-2.1mV/℃在1000μA时S=-1.9mV/℃而在实际的桥路恒压供电时,其电流变化不会有如此大的幅度。恒压供电时，传感器负载电阻值如何确定？　　 恒压供电时，负载电阻接在电源与传感器正极之间，信号从传感器正极与负极之间输出，设计电阻值R时，以在0C时使传感器工作电流为100μA即可。如传感器的基准电压为V（0）（mV），恒压源为VDD（mV），则R=（VDD-V（0））(mV)/0.1(mA)。对于计算出的电阻值R，如果实际的电阻没有这种阻值，可就近阻值选用，对测温精度没有影响。 12．线性温度补偿元件做为电路温度补偿有什么优越性？　　 这主要考虑热敏元件的输出规范化及温度系数的一致性，便于设计。另外，由于温度系数与晶体管电路中的晶体管基、射极电压的温度系数相同，做为稳定晶体管电路的工作点的基极偏流元件是非常合适的。而将几只元件串联使用，可以通过并联电位器方式，通过电位器的调节出不同的温度系数，以实现精确的温度补偿作用（参见图3）。这种温度系数可调的补偿元件，无须繁杂设计，对元件的工作电流也无严格要求，这也是这种线性热敏元件用于温度补偿的一大优点。 13．稳定性的含义是什么？　　 稳定性是指传感器的基准电压值年漂移量，这个漂移量再按温度—电压转换系数折合成温度值，即稳定性=±△V/S/年。线性温度传感器的稳定性为±0.05℃/年。这一参数描述了传感器在各种使用条件下保持原有特性的能力。 14．长线传输对传感器信号是否有影响？　　 应当说影响不大，一般情况下传输距离可达1000米以上。如果距离再远，可以考虑将传感器输出的信号在当地转换成数字量，这样可以方便地实现更远距离的传输。

关于集成化与数字化传感器的应用集成传感器概述 集成传感器(integrated sensor)是在半导体集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术等基础上发展起来的。集成传感器的种类很多，可大致归为以下两种类型‘传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。 1.传感器本身的集成化 传感器本身的集成化可分为两种情况: 一种是具有同样功能的传感器的集成化。如电荷藕合器件(CCD)就是在一块半导体芯片上集成了许多光电传感器的集成化器件，又如将多个相同的光敏二极管“集成”在同一芯片上成为摄像仪中的光敏器件。这种集成化的特点是把对一个点的测量扩展成对一条线、一个平面或对空间的测量。 另一种是不同功能传感器的集成化，使一个传感器具有多种功能。如把温度变送器和湿度传感器集成在一起，可同时枪测温度和湿度。2.传感器与后续电路的集成化 此类集成化也可分为两种情况· ·一种是传感器和输出电路的集成化。如光电传感器和其放大电路集成在一起，可减少干扰.提高灵敏度;在硅片上制造薄膜传感器及放大器而构成的加速度传感器等。 另一种是将传感器和后续数据处理电路集成在一起.如微机化的传感器，既具备传感器的功能，又具有记忆及运算的功能、信息处理及非线性滤波的功能、多重翰人系统的构成一与同一数据的周期重复处理功能，以及系统的调节与控制的功能等。因此，这种传感器是一种多功能化的传感器. 总的来说，集成传感器具有如下特点: (”成本低.由于集成电路工艺已十分完善，利用这种技术可降低产品的成本。 (2)小型化.以硅技术为基础，将多个相同或不同的器件集成在一起，使许多引线变为芯片的内部连线，可使体积大大缩小. (3)性能改善。集成传感器可以把温度补偿、信号放大及处理电路做在同一块芯片上，这样就使环境沮度变化和电源波动等外界因素对输出信号的影响减至最小。 (4》可靠性提高.由于集成化的结果，使外引线变为内引线，器件的焊点大大减少，可靠性得以提高。 (5)接11灵活性增加。可在传感器芯片上设计阻抗变换电路、电平变换电路等，以适应不同的要求，便于与外电路连接。来源：中国仪器仪表网

铂电阻温度传感器，测温范围0-300℃，测温精度1℃价格一般在多少RMB？

cem微波消解仪 est-300温度传感器 是怎么用呀？看到炉腔底部有个好像是红外传感器，但怎么只有一个呀？ 这个是红外测温吗？为什么系统不能选择 RTP-300的光纤传感器呀？请教大家。谢谢！

德国TMG电缆温度传感器WT WK69-0003 2Pt100 B级1013104是一款高性能、高精度的温度测量设备，广泛应用于工业自动化、实验室、科研以及其他需要精确温度测量的领域。以下是对该产品的详细介绍： 一、产品概述 德国TMG作为电气和温度测量技术的领导者，一直致力于为全球客户提供高质量、可靠的温度传感器解决方案。WT WK69-0003 2Pt100 B级1013104温度传感器是TMG公司的一款经典产品，凭借其出色的测温性能和长期稳定性，赢得了广大用户的信赖和好评。 二、核心特点 高精度Pt100测温元件：该温度传感器采用了两个Pt100铂电阻测温元件，Pt100是一种常用的温度传感器，其名称中的“100”代表该传感器在0℃时的电阻值为100欧姆。Pt100铂电阻测温元件具有高精度、高稳定性和良好的线性度，能够确保长期测量的准确性。B级精度等级：该产品符合EN 60751标准，精度等级为B级，这意味着在规定的温度范围内，其测量误差被严格控制在一定范围内，从而保证了测量的准确性和可靠性。广泛的测量范围：WT WK69-0003温度传感器的测量范围通常为0-180℃、0-200℃或0-600℃（具体范围可能因型号或定制需求而异），能够满足各种温度测量场合的需求。快速响应：该温度传感器具有极快的热响应时间，通常为0.05秒或更短，能够迅速捕捉到温度的变化，从而提供更准确的测量数据。优质电缆连接：传感器配备了高质量的电缆连接，确保了信号的稳定传输和测量的准确性。同时，电缆的材质和设计也考虑了耐用性和抗腐蚀性，以适应各种恶劣环境。 三、工作原理 德国TMG电缆温度传感器WT WK69-0003 2Pt100 B级1013104的工作原理基于Pt100铂电阻的测温原理。当温度传感器暴露在温度变化的环境中时，其内部的Pt100铂电阻的电阻值会随之变化。通过测量电阻值的变化，并利用特定的数学公式（如IEC-60751标准定义的Callendar-Van Dusen公式）或查表法，可以计算出被测环境的温度。 四、应用领域 该温度传感器适用于各种需要高精度温度测量的场合，如工业自动化控制系统、实验室温度监测、科研领域中的温度测量等。在工业自动化控制系统中，它可以用于监测和控制生产过程中的温度，确保产品质量和生产效率；在实验室和科研领域，它可以用于精确测量各种实验条件下的温度，为科学研究提供准确的数据支持。 综上所述，德国TMG电缆温度传感器WT WK69-0003 2Pt100 B级1013104以其高精度测量、优质测温元件、广泛的测量范围、快速响应以及优质电缆连接等特点，成为了温度测量领域的佼佼者。

来国内外研制和应用的一种新型传感器。他的基本原理是将载荷传递到一个轮辐式的弹性体上，通过测量轮辐上的剪应力来间接地测量载荷，故称为轮辐式剪切力传感器。他有着优良的性能价格比，因此无论是在测量领域的广度，还是在测量的准确度上他都有着很强的竞争力。 轮辐式传感器与传统的随着计算机技术和信息处理技术的不断发展和完善，作为提供信息的传感器，人们往往把他比作电脑的“五官”，即通过他来灵敏地采集各种信息，为电脑提供思维、判断和控制的基础。因而传感器的发展在测量与监控系统中就显得尤为重要。 轮辐式传感器是近年拉压式传感器相比，具有精度高、滞后小、重复性好、线性好、抗偏心载荷和侧向力的能力强、结构高度最小、重量轻等优点，因此这种传感器在大、中量程测量方面有着广泛的应用，并具有良好的市场前景。 轮辐式传感器结构设计的主要原则：第一，要有很好的刚性。为了使传感器工作状态保持稳定,减轻外界振动干扰的影响,应尽量使弹性体在负荷作用下的弹性位移减少,使之具有较高的固有频率。第二，要有简单合理的整体性结构。弹性体应尽量为一个整体,避免组合式结构。减少诸如紧固松动、焊接变形等带来的影响,并有利于简化加工工艺,降低成本。第三，对作用力位置的变化和干扰力的影响不敏感。弹性体应变敏感区的应力分布,希望只随作用力的大小而变化。第四，弹性体有效工作区应有良好的线性和最大应变值。第五，弹性体工作区的工艺性能好,包括机械加工、粘贴和密封安装工艺好。第六，具有低外形结构,安装方便,互换性好。低外形结构可以增强抗侧向力的能力,使工作状态稳定。 更多关于轮辐式传感器的相关资料请参考：http://www.dzsc.com/product/searchfile/3871.html

光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。 　　LED（发光二极管） 　　发光二极管最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。不象白炽灯那样，LED抗震动抗冲击，并且没有灯丝。另外，LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光能，并能达到更远的检测距离）。LED能发射人眼看不到的红外光，也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。 　　 　　经调制的LED传感器 　　 　　1970年，人们发现LED还有一个比寿命长更好的优点，就是它能够以非常快的速度来开关，开关速度可达到KHz。将接收器的放大器调制到发射器的调制频率，那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。 　　我们可以将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。将收音机调到某台，就可以忽略其他的无线电波信号。经过调制的LED发射器就类似于无线电波发射器，其接收器就相当于收音机。 　　人们常常有一个误解：认为由于红外光LED发出的红外光是看不到的，那么红外光的能量肯定会很强。经过调制的光电传感器的能量的大小与LED光波的波长无太大关系。一个LED发出的光能很少，经过调制才将其变得能量很高。一个未经调制的传感器只有通过使用长焦距镜头的机械屏蔽手段，使接收器只能接收到发射器发出的光，才能使其能量变得很高。相比之下，经过调制的接收器能忽略周围的光，只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应。 　　未经调制的传感器用来检测周围的光线或红外光的辐射，如刚出炉的红热瓶子，在这种应用场合如果使用其它的传感器，可能会有误动作。 　　如果一个金属发射出的光比周围的光强很多的话，那么它就可以被周围光源接收器可靠检测到。周围光源接收器也可以用来检测室外光。 　　但是并不是说经调制的传感器就一定不受周围光的干扰，当使用红外测温仪在强光环境下时就会有问题。例如，未经过调制的光电传感器，当把它直接指向阳光时，它能正常动作。我们每个人都知道，用一块有放大作用的玻璃将阳光聚集在一张纸上时，很容易就会把纸点燃。设想将玻璃替换成传感器的镜头，将纸替换成光电三极管，这样我们就很容易理解为什么将调制的接收器指向阳光时它就不能工作了，这是周围光源使其饱和了。 　　调制的LED改进了光电传感器的设计，增大了检测距离，扩展了光束的角度，人们逐渐接受了这种可靠易于对准的光束。到1980年，非调制的光电传感器逐步就退出了历史舞台。 　　红外光LED是效率最高的光束，同时也是在光谱上与光电三极管最匹配的光束。 　　但是有些传感器需要用来区分颜色（如色标检测），这就需要用可见光源。 　　 　　在早期，色标传感器使用白炽灯做光源，使用光电池接收器，直到后来发明了高效的可见光LED。现在，多数的色标传感器都是使用经调制的各种颜色的可见光LED发射器。经调制的传感器往往牺牲了响应速度以获取更长的检测距离，这是因为检测距离是一个非常重要的参数。未经调制的传感器可以用来检测小的物体或动作非常快的物体，这些场合要求的响应速度都非常快。但是，现在高速的调制传感器也可以提供非常快的响应速度，能满足大多数的检测应用。 　　 　　超声波传感器 　　 　　声波传感器所发射和接收的声波，其振动频率都超过了人耳所能听到的范围。红外测温仪它是通过计算声波从发射，经被测物反射回到接收器所需要的时间，来判断物体的位置。对于对射式超声波传感器，如果物体挡住了从发射器到接收器的声波，则传感器就会检测到物体。与光电传感器不同，超声波传感器不受被测物透明度和反光率的影响，因此在许多使用超声波传感器的场合就不适合使用光电传感器来检测。 　　光纤 　　 　　安装空间非常有限或使用环境非常恶劣的情况下，我们可以考虑使用光纤。光纤与传感器配套使用，是无源元件，另外，光纤不受任何电磁信号的干扰，并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。 　　光纤有一根塑料光芯或玻璃光芯，光芯外面包一层金属外皮。这层金属外皮的密度比光芯要低，因而折射率低。光束照在这两种材料的边界处（入射角在一定范围内，），被全部反射回来。根据光学原理，所有光束都可以由光纤来传输。 　　两条入射光束（入射角在接受角以内）沿光纤长度方向经多次反射后，从另一端射出。另一条入射角超出接受角范围的入射光，损失在金属外皮内。这个接受角比两倍的最大入射角略大，这是因为光纤在从空气射入密度较大的光纤材料中时会有轻微的折射。光在光纤内部的传输不受光纤是否弯曲的影响（弯曲半径要大于最小弯曲半径）。大多数光纤是可弯曲的，很容易安装在狭小的空间。 　　玻璃光纤 　　玻璃光纤由一束非常细（直径约50μm）的玻璃纤维丝组成。典型的光缆由几百根单独的带金属外皮玻璃光纤组成，光缆外部有一层护套保护。光缆的端部有各种尺寸和外形，并且浇注了坚固的透明树脂。检测面经过光学打磨，非常平滑。这道精心的打磨工艺能显著提高光纤束之间的光耦合效率。 　　玻璃光纤内的光纤束可以是紧凑布置的，也可随意布置。紧凑布置的玻璃光纤通常用在医疗设备或管道镜上。每一根光纤从一端到另一端都需要精心布置，这样才能在另一端得到非常清晰的图像。由于红外热像仪这种光纤费用非常昂贵并且多数的光纤应用场合并不需要得到一个非常清晰的图像，所以多数的玻璃光纤其光纤束是随意布置的，这种光纤就非常便宜了，当然其所得到的图像也只是一些光。 　　玻璃光纤外部的保护层通常是柔性的不锈钢护套，也有的是PVC或其他柔性塑料材料。有些特殊的光纤可用于特殊的空间或环境，其检测头做成不同的形状以适用于不同的检测要求。 　　玻璃光纤坚固并且性能可靠，可使用在高温和有化学成分的环境中，它可以传输可见光和红外光。常见的问题就是由于经常弯曲或弯曲半径过小而导致玻璃丝折断，对于这种应用场合，我们推荐使用塑料光纤。 　　 　　塑料光纤 　　塑料光纤由单根的光纤束（典型光束直径为0.25到1.5mm）构成，通常有PVC外皮。它能安装在狭小的空间并且能弯成很小的角度。 　　多数的塑料光纤其检测头都做成探针形或带螺纹的圆柱形，另一端未做加工以方便客户根据使用将其剪短。邦纳公司的塑料光纤都配有一个光纤刀。不像玻璃光纤，塑料光纤具有较高的柔性，带防护外皮的塑料光纤适于安装在往复运动的机械结构上。塑料光纤吸收一定波长的光波，包括红外光，因而塑料光纤只能传输可见光。 　　与玻璃光纤相比，塑料光纤易受高温，化学物质和溶剂的影响。 　　对射式和直反式光纤玻璃光纤和塑料光纤既有“单根的”－对射式，也有“分叉的”－直反式。单根光纤可以将光从发射器传输到检测区域，或从检测区域传输到接收器。分叉式的光纤有两个明显的分支，可分别传输发射光和接收光，使红外热像仪传感器既可以通过一个分支将发射光传输到检测区域，同时又通过另一个分支将反射光传输回接收器。 　　直反式的玻璃光纤，其检测头处的光纤束是随意布置的。直反式的塑料光纤，其光纤束是沿光纤长度方向一根挨一根布置。 　　光纤的特殊应用 　　由于光纤受使用环境影响小并且抗电磁干扰，因而能被用在一些特殊的场合，如：适用于真空环境下的真空传导光纤（VFT）和适用于爆炸环境下的光纤。在这两个应用中，特制的光纤安装在特殊的环境中，经一个法兰引出来接到外面的传感器上，光纤和法兰的尺寸多种多样。本安型传感器，如NAMUR型的传感器，可直接用在特殊或有爆炸性危险的环境中。