当前温度传感器新发展.doc

温度传感器的新发展温度是一个基本的物理现象，它是生产应用中最普通、最重要的工艺参数，不管是工业农业生产，还是科学发展和国防现代化建设，都离不开温度传感器。温度传感器是最早开发，应用最广泛的一类传感器。从17世纪伽利略发明温度计开始，人类开始利用温度计进行测量。真正把温度变成信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。当前温度测量方面的最新发展如下经过漫长的发展，主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等方面的技术已经成熟，但是这些技术只能应用在传统的场合，却不能够满足许多高新技术领域的发展要求，因此，各国都在努力开发各种新型温度传感器，以此来提高本国在高科技领域方面的研究能力。一、智能温度传感器的发展20世纪90年代中期，智能温度传感器（又称数字温度传感器）问世。它是微电子技术、计算机技术以及自动测试技术（ATE_）的结晶。目前，多种智能温度传感器系列产品已被开发出。智能温度传感器由温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路等部分组成。有些产品还包含多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，其智能化取决于软件的开发水平。应用领域：传感器作为一种获取信息的重要工具，在工业生产、科学技术等领域发挥了重大的作用。但随着微处理器技术的迅猛发展以及测控系统自动化、智能化的发展，传统的传感器已与各种微处理器相结合，并连入网络，形成了带有信息检测、信号处理、逻辑思维等一系列功能的智能温度传感器。二、光路遮断型光纤温度传感器的最新发展原理：利用部分物质吸收的光谱随温度变化而变化的原理，分析光纤传输的光谱了解实时温度。这种传感器利用温度引起敏感元件的机械变化、磁和光学性质变化在所定的温度之上让光通过，在所特定的温度之下测遮断光或温度改变遮蔽板位置从而改变透射光强度来测温，敏感材料一般有铁氧体、石蜡、双金属片、水银等。双金属片型因温度而产生不同弯曲量，由此改变所传输的光量，这类传感器已有产品出售，测温范围为1050，精度达到0.5，响应时间3秒。开关型传感器利用石蜡透射率因温度而变化的特点控制光强，在石蜡熔点60以下时，入射光大部分散射掉熔点以上大部分透射，利用水银遮光的开关型传感器是两个光纤之间有一个水银温度计，该传感器测量精度高，可靠性好，但测量范围较窄。三、半导体集成电路传感器的发展 该传感器主要有AT89S51，关于它的介绍如下：AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。四、数字式温湿度传感器的发展原理：就是能把温度物理量和湿度物理量，通过温、湿度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT21传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。主要特点：超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 应用领域:暖通空调、汽车、消费品、气象站等领域。五、超声波温度传感器的发展如下原理：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。主要应用领域：超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。超声波距离传感器可以广泛应用在物位（液位）监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便， 防水型，发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接，也提供发射夹角较大的探头。六、低温超导转换测温计自 1911 年荷兰物理学家翁纳斯发现超导现象以后，人们一直在为提高超导临界温度而努力，直到 1986 年，才有了极大的进展，现在，临界温度已提高到 130K 左右。目前，块状超导体、高温超导导线、大面积超导薄膜等超导材料在磁悬浮输运、强电、弱电等工程领域上的应用已完成了前期实验阶段，现已投入工程开发中。专家预测，二十年内超导技术将在通讯、交通、军事、电力等领域得到应用。原理：通常把物体在一定温度下电阻突然跌落到零的现象，称为零电阻现象或超导现象，而把电阻突然变为零的温度称为临界温度，用 T C 表示。利用本实验装置，可用逐点测量的方法得到高温超导体的电阻转变曲线，并可用标准的方法判断零电阻现象是否实现。除了零电阻现象之外，超导体还具有另一个基本的特征迈斯纳效应（完全抗磁性），即不论在有或没有外加磁场的情况下，使样品从正常态转变为超导态，只要 T T C ，在超导体内部的磁感应强度总是等于零的。七、激光温度传感器的发展用脉冲激光加热被校传感器，表面产生一个快速升温的变化温度信号，用高速红外探测器测得的温度信号对被校传感器进行可溯源高温动态校准的新原理。由于前者的频率响应特性优于后者，因此以前者的响应作为真值来校准后者并获取系统误差的修正值。用对CO2激光器输出106m激光有良好响应的碲镉汞红外探测器对高功率CO2激光器（美国相干公司K-500型）所激发的表面温度上升时间进行了测试（为72炉，美国相干公司提供的指标为90s）。通过对2种热电偶的响应时间进行测试表明，该CO2激光器作为加热热源可以用来对亚毫秒量级、温度达2000的瞬态表面温度传感器进行校准。适用于远程和特殊环境下的温度测量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射计可测很高的温度，精度为1。美国麻省理工学院正在研制一种激光温度计，最高温度可达8000，专门用于核聚变研究。瑞士Browa Borer研究中心用激光温度传感器可测几千开(K)的高温。八、辐射高温计的发展WFT-202辐射高温计是非接触式简易辐射测温仪表它是根据物体的热辐射效应原理来测量物体表面温度的它适用于冶金机械、硅酸盐及化学工业部门中连续测量各种熔炉、高温窖、盐浴池等场合的温度以及用于其它不适宜装置热电偶的地方配合适当的显示仪表可以指示、记录自动调节被测温度。 仪表为固定安装式感温器可在1080的环境下使用在环境温度超过80或空气介质中含有水蒸汽烟雾时可借助于水冷通风等辅助装置来降低环境温度吹净测量通道中的烟气以减少测量误差。 感温器辅助装置分轻型和重型两种。重型是使用在环境较恶劣的情况下为了防止被测炉窑中的火焰或高温炉气从测量通道喷出而灼伤仪器设置了火焰防炉装置能在发生危险时自动动作保护仪器并发出报警信号。并符合JB/T2167-1999标准参考文献【1】 传感器 （第4版）(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)唐文彦 机械工业出版【2】 普通高等教育“十一五”国家级规划教材传感器原理及应用（第三版）（王化祥） 天津大学出版社【3】 光电传感器应用技术