简析温度传感器的应用场景

温度传感器是实现温度检测与控制的重要器件,在各类繁多的传感器中,温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。

  人类社会中,工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等领域都与温度有着密不可分的关系。温度传感器是实现温度检测与控制的重要器件,在各类繁多的传感器中,温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。

  在我们日常所需的汽车、消费电子、家用电器等产品上都存在一个至数个温度传感器。较比其他种类传感器,温度传感器出现的最早,相继出现了热电偶传感器、RTD铂电阻和集成半导体温度传感器等多种温度传感器,并且随着技术的发展,新型温度传感器还在不断涌现。

  测温方案决定应用场景

  温度传感器的使用非常广泛,大到工业过程控制中的温度变送器,小到家庭必备的电子体温计都需要通过温度传感器来实现温度检测,但在这些应用场景中,所采用的测温方案是不同的。

  根据测温原理,测温方案主要有如下几大类:

  热电偶

  铂电阻RTD

  热敏电阻NTC

  CMOS温度传感器

  

不同种类的测温方案

  热电偶温度范围最宽,可达-200℃~2000℃,使用时需要外部参考端,较为复杂。铂电阻RTD精度高,范围范围也比较宽,但成本较高,外围电路复杂。NTC热敏电阻成本较低,但精度有限,本身具有温度系数大和非线性输出的特点。CMOS温度传感器又称为IC温度传感器,包括模拟输出和数字输出两种类型。与上述三种温度传感器相比,CMOS温度传感器具有非常高的线性度,低系统成本,功能集成度高,外围简单,能支持数字输出,主要缺点是测温范围一般集中在-40℃~125℃,较为局限。

  通过以上对比,大家已经了解了几种测温方案的差异,这些差异也决定了不同的应用场景。热电偶和RTD两种方案测温范围宽,使用复杂,所以基本局限在工业应用。热敏电阻NTC因为低成本和相对易于使用的优点使其应用非常广泛,例如汽车上的水温、油温、发动机进气温度、缸内温度到尾气温度,家电和小家电中的空调、冰箱电饭煲等等这些都是NTC的主战场,物联网应用中的环境温度测量、水温探头,电子体温计等也都是采用以NTC为主的测温方案。

  CMOS数字温度传感器过去主要以IC形态存在,采用标准IC的SOP8脚封装,用在电子产品中的板级测温,比如硬盘、主板上,输出信号以I2C接口为主,也有部分采用模拟电压输出。随着摩尔定律的发展,基于CMOS工艺的数字温度传感器性能越来越好,成本也越来越低。

  下面我们具体来看看温度传感器都有哪些应用。


  温度传感器在工业中的应用

  在工业生产自动化流程中,温度测量点要占全部测量点的一半左右。例如,在钢铁冶炼过程中,准确地控制冶炼温度可以明显提高产品质量,还能节能降耗;在石油炼化厂,准确地控制裂解温度,可以得到不同品质的柴油系列产品。

  温度传感器在家电中的应用

  在放多家电产品中,温度的检测也是无处不在的,如洗衣机的水温检测与控制,冰箱与空调制冷温度的检测与控制,电烤微波炉与消毒碗柜的温度检测与控制等等。

  其中,突断式温度传感器在家电用品中使用非常常见,包括电热水袋、电热水壶、自动饮水机等。它们的工作原理基本都是电源接通进行加热,当温度传感器检测温度上升到设定值时,会自动断开电源以达到安全使用的目的。

  温度传感器在建筑行业的应用

  在建筑行业,温度传感器在混泥土凝结硬化的过程中,起着很大的作用。裂缝在混凝土构件特别是大体积混凝土构件中是较为普遍的,其严重影响到结构的整体性和耐久性,究其原因,都是由混凝土温度应力造成的。

  因此在大体积混凝土中,用温度传感器实现温度的控制具有重要的意义。

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