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用將取決于所需的溫度范圍、準確度、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計程度。 　　RTD 　　當一邊測量RTD的電阻一邊改變它的溫度時，響應幾乎是線性的，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)—— 但卻是高度可預測并可復驗的。為了對這種輕微的非線性進行補償，大多數(shù)設計人員都會對測得的電阻值進行數(shù)字化處理，并使用微控制器內的查找表以便應用校正因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至+750℃)內的可復驗性和穩(wěn)定性使RTD在高精度應用(包括在管道和大容器內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雜度基本上根據(jù)應用而變化。放大器和模數(shù)轉換器(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，但這會使該電路復雜得多。而且，使傳感器通電所需的功率還會提高其內部的溫度，從而影響測量準確度。僅僅幾毫安的電流，這種自加熱效應就會產(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的成本可能相當高，尤其當與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用，包括烤面包器、咖啡機、電冰箱和吹風機。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)轉換器(ADC)特性直接轉化成的系統(tǒng)靈敏度越低。小功率應用還需要提高電路復雜度，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?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，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、測試設備和其它工業(yè)處理 —— 原因是熱電偶的熱質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)。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，因此沒有必要進一步校準。它們通常用于健身跟蹤應用、可佩戴式產(chǎn)品、計算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應用。 　　經(jīng)驗豐富的電路板設計人員將根據(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

　　2018年10月21日， 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟成立儀式暨核電儀器儀表計量測試技術研討會在上海舉行。中國工程院葉奇蓁院士、 市場監(jiān)督管理總局計量司張益群副司長、上海市經(jīng)濟和信息化委員會韋平副主任、上海市質量技術監(jiān)督局陶永華副局長以及 核局、上海市核電辦公室、中國計量測試學會和上海市計量測試技術研究院負責人出席會議，共同見證聯(lián)盟成立并為聯(lián)盟揭牌。 　　張益群副司長代表 市場監(jiān)督管理總局計量司，對 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟的成立表示熱烈的祝賀。他強調，產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟是建設 產(chǎn)業(yè)計量測試服務體系的重要載體，是服務產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要平臺。核電儀器儀表聯(lián)盟要形成服務核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大合力，提高企業(yè)在創(chuàng)新發(fā)展中的主體作用和創(chuàng)新投入強度，探索建立開放包容、優(yōu)勢互補、互惠互利、合作共贏的可持續(xù)合作模式，加大計量科技成果轉化應用，加強學術交流和人才培養(yǎng)。他期待， 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟能集眾智、匯眾力，敢于擔當、勇于創(chuàng)新，以持之以恒、鍥而不舍的精神，為加快我國核電裝備的國產(chǎn)化、促進核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)升級、服務“一帶一路”倡議做出貢獻。 　　韋平副主任指出，在當前國際形勢風云變幻的大背景下，核電關鍵儀器儀表國產(chǎn)化工作更加任重道遠、意義重大。聯(lián)盟集聚了包括企業(yè)、科研院所、高校等產(chǎn)業(yè)鏈在內的各方優(yōu)勢資源，發(fā)揮了各功能主體的創(chuàng)新疊加效應，在解決產(chǎn)業(yè)關鍵共性問題等方面形成了較好的技術基礎。上海市經(jīng)濟與信息化委員會、上海市核電辦公室將繼續(xù)大力支持 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟的工作，希望聯(lián)盟未來成為服務政府和行業(yè)各單位的紐帶，以及促進行業(yè)持續(xù)發(fā)展的“助推器”，共同為建設天藍、地綠、水凈、宜居、、美麗的家園貢獻力量! 　　陶永華副局長表示，上海一直都秉承服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理念，努力建設卓越的全球城市，加快推進上?！拔鍌€中心”建設，積極打響 　　“四大品牌”。上海市質量技術監(jiān)督局發(fā)揮產(chǎn)業(yè)計量服務質量的基礎支撐作用，支持 產(chǎn)業(yè)計量測試中心建設。他希望，聯(lián)盟能圍繞急需解決的測量測試瓶頸問題實現(xiàn)國產(chǎn)核電儀器儀表可測量、可計量領域的突破;發(fā)揮聯(lián)盟平臺極強的產(chǎn)業(yè)關聯(lián)效應和技術外溢效應，服務全產(chǎn)業(yè)鏈質量和創(chuàng)新發(fā)展;以創(chuàng)新驅動為導向，引領構建現(xiàn)代先進測量體系，為我國核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有效的計量保障。 　　上海市計量測試技術研究院邵力院長致歡迎詞并表示，在 市場監(jiān)督管理總局的關心和支持下，在上海市質量技術監(jiān)督局的指導幫助下，上海市計量測試技術研究院按照“三全一前”的建設理念全力推進 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試中心的建設。即將成立的 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟將通過技術能力合作共同開展科研項目攻關、參與相關技術標準和規(guī)范的制定等形式為核電儀表產(chǎn)業(yè)計量科技發(fā)展提供技術支持，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的質量和在國際市場的競爭力貢獻一份力量。 　　為進一步技術能力、實現(xiàn)核電儀器儀表關鍵技術有所突破， 核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)計量測試中心特聘請以葉奇蓁院士為主任委員的17位專家組成專家委員會，指導聯(lián)盟開展關鍵領域、關鍵參數(shù)的測量技術研究。會上為專家頒發(fā)了聘書，并為首批38家聯(lián)盟單位授牌。 　　會議期間還進行了核電儀器儀表計量測試技術研討，葉奇蓁院士作“中國核電與核電儀控”特邀報告，李波博士作“區(qū)塊鏈+未來”專題報告。 　　中核核電運行管理有限公司劉崇都副總經(jīng)理、中核集團三門核電有限公司范福平副總經(jīng)理也在大會發(fā)言，他們認為計量測試技術是保證核電站運行的技術基礎，將積極參與聯(lián)盟各項合作工作，發(fā)揮核電運行企業(yè)優(yōu)勢資源，為推動核電儀表國產(chǎn)化、促進核電儀器儀表產(chǎn)業(yè)升級做出積極貢獻。 　　來自生態(tài)環(huán)境部核與輻射中心、中國標準化研究院、中國原子能科學研究院、中國科學院上海應用物理研究所、中核核電運行管理有限公司、中核集團三門核電有限公司、中國航空工業(yè)集團、上海交通大學、復旦大學、同濟大學、東華理工大學、上海核工程研究設計院有限公司、國核工程有限公司、上海發(fā)電設備成套設計研究院有限責任公司、北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司、上海材料研究所、上海國纜檢測中心有限公司、上海自動化儀表有限公司、重慶川儀自動化股份有限公司等全國核電儀器儀表行業(yè)的專家和聯(lián)盟單位代表共計100余人參加會議。