溫度傳感器—— 不可忽視的“無(wú)名英雄”

2023-09-22 798

當你在恒溫舒適的圖書(shū)館里安靜閱讀,當你在機艙中享受旅行的舒適,當你發(fā)燒時(shí)用溫度計測量體溫,這些看似平

常的生活場(chǎng)景,都離不開(kāi)一個(gè)看似陌生的名字——溫度傳感器。 在許多人的眼中,溫度傳感器一詞始終與他們存在

著(zhù)距離感,實(shí)際上,溫度傳感器在大眾的日常生活中無(wú)處不在,并為眾人的舒適生活、企業(yè)的安全運營(yíng)默默貢獻著(zhù)

自己的力量。


廣義上來(lái)看,溫度傳感器是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,還是在日常生

活之中,溫度傳感器雖然看似貌不驚人,但始終都在扮演著(zhù)不可或缺的角色。


如今,對于溫度進(jìn)行監測與調節已經(jīng)成為了生活與生產(chǎn)中至關(guān)重要的環(huán)節,而這一切凝結著(zhù)自古以來(lái)眾多偉大科學(xué)

家的努力與智慧。早在1592年,伽利略注意到了空氣在玻璃泡內的熱脹冷縮能夠推動(dòng)玻璃管中水的運動(dòng),從而發(fā)明

了世界上第一支溫度計。到了18世紀,華倫海特研制出更為精確的水銀溫度計,安德斯·攝爾修斯提出了0-100度的

攝氏溫標概念,并一直沿用至今。放眼當下,能夠實(shí)現精確監測的溫度傳感器已在市面上隨處可見(jiàn)。這些溫度傳感

器基于不同的技術(shù)和設計,能夠適用于多種應用場(chǎng)景和使用環(huán)境,可以用于商場(chǎng)、辦公樓、工廠(chǎng)、醫院、學(xué)校、家

庭等不同場(chǎng)所,貫穿于我們日常生活的方方面面。


據麥姆斯咨詢(xún)報道,2016年全球溫度傳感器市場(chǎng)為51.3億美元,2016~2022年期間的復合年增長(cháng)率為4.8%,預計

2022年市場(chǎng)將達到67.9億美元。在出貨量方面,預計全球溫度傳感器市場(chǎng)增長(cháng)將達到兩位數。目前,全球范圍內的

半導體行業(yè)、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)及一些過(guò)程工業(yè)對溫度傳感器的需求正不斷增加,工業(yè)終端用戶(hù)對傳感技術(shù)的需求也在迅速

攀升。[1]


面對多樣且多變的市場(chǎng)需求,穩定、可靠、全方位的溫度傳感器解決方案成為了市場(chǎng)急需,也成為了許多終端工業(yè)

企業(yè)致勝市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。同時(shí),隨著(zhù)電子設備的輕量化和便攜化,如何設計出符合當下需求的溫度傳感器,也成

為了工程師所面臨的一項挑戰。


TE Connectivity (TE) 作為溫度傳感器領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)軍者,基于長(cháng)期豐富的經(jīng)驗,為各種溫度測量、控制和補償應

用提供相應的先進(jìn)產(chǎn)品。長(cháng)期以來(lái),TE的溫度傳感器已成為各領(lǐng)域的“超級英雄”,對人們的工作與生活都產(chǎn)生著(zhù)

積極影響。無(wú)論是醫療、航空航天、汽車(chē)、儀表還是家用電器、電機控制,TE溫度傳感器的身影無(wú)處不在。

 

NTC熱敏電阻


“一切以市場(chǎng)需求為出發(fā)”,是TE的創(chuàng )新源泉。在倡導靈活生產(chǎn)的今天,輕量化與高效低價(jià)的產(chǎn)品,正受到越來(lái)越

多廠(chǎng)商的歡迎。因此,一些“小身材”的溫度傳感器,因為兼具了低成本與高性能,在許多領(lǐng)域發(fā)揮出了大能量。


TE研發(fā)的NTC熱敏電阻就是溫度傳感器領(lǐng)域典型的“輕量級”選手。NTC 熱敏電阻作為一種溫度傳感器,使用的是

半導體材料,其阻值隨溫度增加而降低。換言之,溫度的變化會(huì )對它造成很大的阻值改變,因此NTC 熱敏電阻具有

極高的敏感度,對溫度變化的響應非???。同時(shí),它的小體積更是它的優(yōu)勢所在,因為體形迷你,它面對溫度變化

能很快穩定,不會(huì )造成熱負載??此菩⌒〉腘TC 熱敏電阻,運用范圍十分廣泛,能承受低至零下150°C的極限環(huán)境

,可應用于透析儀器、DNA測序儀、血液分析儀等醫療設備,以及烤箱、煤氣灶等家用設備中。同時(shí),通過(guò)監測電

動(dòng)汽車(chē)內部的溫度來(lái)防范電池過(guò)熱導致的爆炸等危險,是NTC 熱敏電阻的另一項重要應用。


熱電偶 (Thermocouple)


輕量化與高性?xún)r(jià)比不僅僅是NTC熱敏電阻的專(zhuān)屬特色,另一位“小身材”選手熱電偶也是可圈可點(diǎn)。熱電偶是溫度

測量中比較常用的溫度傳感器。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(xiàn)(金屬A和金屬B)構成。當熱電偶一端受熱時(shí),

熱電偶回路中就產(chǎn)生電勢差,可用測量的電勢差來(lái)計算溫度。熱電偶的主要優(yōu)勢是寬泛的溫度測量范圍,能很好地

適應嚴苛環(huán)境,一些部件即使在2000°C的高溫環(huán)境下也能運行自如。


鉑電阻 (Platinum Temperature)


在近年來(lái)的超級英雄熱潮中,鋼鐵俠無(wú)疑是人氣最高的人物之一。無(wú)堅不摧的戰袍、超強的戰斗力、高科技的裝備,

都讓無(wú)數粉絲們印象深刻。在溫度傳感器領(lǐng)域,有這么一款TE出品的“全能英雄”—— 鉑電阻溫度傳感器,可以說(shuō)

它就是這一領(lǐng)域的“鋼鐵俠”。


顧名思義,鉑電阻溫度傳感器的核心材料之一就是鉑金。在普通大眾的意識中,鉑金似乎通常被用于打造婚戒,但

在TE眼中,鉑金是打造穩定可靠的溫度傳感器的優(yōu)選材料。TE認為,鉑金具有獨特的物理特性,使得它能在不同溫

度下阻值變化呈現出完美的線(xiàn)性,有著(zhù)其他材料無(wú)法比擬的穩定性,因此可在低至零下200°C、高達1000°C的溫度

環(huán)境下工作,從而能夠運用在交通工具和各類(lèi)計量表的高精度溫度監測中。RTD (電阻溫度檢測器)傳感器用途十分

廣泛,經(jīng)常運用于食品加工領(lǐng)域中,例如烤箱與烤架等設備。不過(guò),談及RTD傳感器“高精尖”的應用,莫過(guò)于它

在太空領(lǐng)域,尤其是在火箭上發(fā)揮的作用。在宇宙火箭所面臨的惡劣環(huán)境中,裝在火箭上的TE溫度傳感器能夠監測

火箭發(fā)射各個(gè)階段的溫度變化,從而確?;鸺龔陌l(fā)射階段到軌道運行階段都能始終保持穩定性能。此外,TE的 鉑電

阻溫度傳感器還經(jīng)常用于廢氣溫度的測量。無(wú)論是偵測汽車(chē)尾氣排放,還是降低燃料消耗,這一溫度傳感器都能起

到監測污染并優(yōu)化燃油消耗的作用。


熱電堆 (Thermopile)


在溫度傳感器的領(lǐng)域中,可以大致分為接觸式與非接觸式傳感器兩種。TE 的熱電堆是非接觸式傳感器中的佼佼者。

首先,TE的 熱電堆可測量的物理范圍非常廣,哪怕是在好幾米外,也能精準測量出測量對象的溫度。因此,“耳溫

槍”這樣的非接觸式產(chǎn)品,實(shí)際上就采用了熱電堆這樣的傳感設備。此外,這一溫度傳感器不僅可以用來(lái)測量溫度,

還可以測試CO2等其他類(lèi)型的測量對象,功能較為多樣,符合終端廠(chǎng)商們靈活多樣的產(chǎn)品需求。


數字溫度傳感器 (Digital Temperature Sensors)


溫度傳感器在尋常生活中扮演的角色遠不止于此,相比其他傳感器,TE的數字溫度傳感器在我們生活中扮演的角色

更為廣泛與重要。所謂數字溫度傳感器,就是能把溫度物理量和濕度物理量,通過(guò)溫、濕度敏感元件和相應電路轉

換成方便計算機、PLC、智能儀表等數據采集設備直接讀取得數字量的傳感器。這樣的數字化傳感系統維系著(zhù)許多

重要場(chǎng)所的有序運營(yíng),在保證家居生活的舒適溫度、優(yōu)化能源消耗等方面都擔當著(zhù)重要角色。


例如在信息化程度越來(lái)越高的今天,擔當信息處理與交換重任的機房是整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò )工程的數據傳輸中心、數據處

理中心和數據交換中心。為保證機房設備正常運行及工作人員有良好工作環(huán)境,對機房溫濕度進(jìn)行監測顯得尤其重

要。因此,TE的 數字溫度傳感器可以對溫度、濕度進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監測,并能在中控室的監測主機上實(shí)時(shí)顯示各個(gè)

位置的溫濕度測量值。一旦數值出現超出預設溫濕度上下限,在監測主機上可以通過(guò)改變相應位置數值顏色來(lái)報警。


TE的數字溫度傳感器除用于機房監測外,還可以廣泛應用于如生物制藥、無(wú)菌室、電信銀行、圖書(shū)館等各行各業(yè)需

要溫濕監測的場(chǎng)所和領(lǐng)域。在眼下大熱的Google Home等智能家居領(lǐng)域,TE的數字溫度傳感器也發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越多

的作用,而它兼具的易于操作性與節能環(huán)保性,更使得它將成為未來(lái)溫度傳感器領(lǐng)域的杰出代表之一。


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 如今,溫度傳感器已成為全球范圍內應用領(lǐng)域最廣泛的重要設備之一,實(shí)際上,它正以其獨特的方式默默為我們的

生活增添諸多便利與亮點(diǎn)。無(wú)論是你在舒適的家中邊喝咖啡邊讀報紙,還是驅車(chē)出行,抑或是坐在辦公室中享受著(zhù)

恰到好處的溫度,你或許都不曾留意到這些無(wú)處不在的溫度傳感器。但事實(shí)上,這些溫度傳感器正悄無(wú)聲息地履行

著(zhù)它們的使命——調節室溫,并確保一切事物在適宜溫度范圍內井然有序地運行。如果我們的生活與工作失去這位“無(wú)

名英雄”,那么必將讓所有人都感到諸多不便。因此,看似小小的溫度傳感器無(wú)疑對人們的生活至關(guān)重要。


[1] Temperature Sensors Market by Type (Bimetallic, Thermistor, IC, RTD, Thermocouple, IR, Fiber Optics, 

Others (MEMS, USB, Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth, RFID)), End User (Process Industries & Discrete Industries), &

 Geography - Global Forecast to 2022


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