温度传感器的发展应用综述

温度传感器的发展应用综述

武兴煜 魏文晓 张涛

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东省青岛市 266111

【摘 要】：温度传感器从发明使用至今，在人类社会生活、产生等各方面产生巨大影响，从最初一般功能的温度传感器发展到数字智能温度传感器。到二十一世纪初，温度传感器的智能化正在迅速向高精度，多功能，总线标准化，高可靠性和安全性发展，以及虚拟传感器和网络传感器、芯片温度测量系统等向高科技方向迅速迈进。本文对温度传感器的发展和应用展开简单介绍，并提出了其发展和应用的新前景。可以预见，红外成像技术将继续朝着高检测能力和智能化的方向发展。

【关键词】：温度传感器；发展；应用

引言

　　温度传感器的功能表现在监测物体温度并记录传输温度数据两方面，它的目的在于保障物体或产品的质量，而且对节约能源和安全生产方面作用巨大。随伴科学技术迅猛发展和要求日益提高，最初的温度传感器开始一点点暴露出问题，布线的复杂性、传输距离的局限性往往阻碍着温度传感器工作的顺利进行。近些年，无线温度传感器开始研制成功，逐渐被普遍应用。

1 溫度传感器的发展概况

　 温度传感器是工业生产中最常见的传感器类型。它把物体的温度转换成电信号输出，具有结构简单，测量范围宽，稳定性好，精度高的优点。温度传感器主要具有热敏电阻，热电偶和集成形式，其制造方法不同。总的来说，其发展已从模拟分离和集成阶段发展到智能阶段。如今，输出信号不仅是温度，而且是集成的湿度测量信号，并且从单个信号输出的信号也变成了多样化的输出形式，可以进行远距离通讯，可以根据需要测量温度记录，设置上限报警和自动控制等功能。温度传感器的开发和应用描述如下。

1.1温度传感器的发展历程

　　温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：

　　（1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件）;

　　（2）模拟集成温度传感器/控制器;

　　（3）智能温度传感器。

　　国际上新的温度传感器正在从模拟到数字，从集成到智能，网络方向发展，以及虚拟传感器和网络传感器的方向发展、单片机温度测量系统的发展，以及其他高科技方向的快速发展。

1.2温度测量的最新进展

　　目前，尽管主要的温度传感器技术，例如热电偶，热电阻温度传感器和辐射温度计技术已经发展得比较成熟，但它只能在传统应用中使用，不能满足许多领域的现有要求，特别是在高科技领域。因此，来自不同国家的专家正在竞争开发新的温度传感器以及他们自己的特殊实用的温度测量技术。

　　热电偶是一种传统的温度传感器，被广泛使用。近年来，已经开发了一种新的温度测量技术，该技术在火灾报警中具有独特的应用。这种新型温度传感器称为特殊温度测量热电缆，也称为连续热电偶（或寻热式热电偶）。

2 温度传感器在生产生活中的应用

　　2.1军工业制造

　　在军工业中，用到温度传感器的有：军用的导弹、消防坦克、大炮、无人探测机、火箭、航空航天等一系列军用物资。工业用的有：机械制造、火电核电、玻璃陶瓷、制造业、酿酒、塑料橡胶、烟草、制药、食品、石油化工、水处理、冶金冶炼、轻工纺织等工业行业。

　　2.2日常生活

在日常生活中主要有人体测温、烤箱、微波炉、空调、热水器等等一些生活用品。人体测温是最普遍的温度测量方法之一，它是水银温度计，但是它的测量时间很慢，同时水银对人体有很大的危害，因此，随着科学技术的发展，发明电子温度计的问世，现在可以解决很多问题，因为目前已经有很多类型的现代温度计。电子体温计利用某些物质的物理参数，例如电阻，电压，电流与环境温度之间的一定关系，以数字形式显示人体温度，读数清晰，便于携带。

　　2.3医用器材

其中最常见的是氧气呼吸机的温度检测，监测室，扩散灯和油冷式电动机的温度，吸入式麻醉机的温度测量和控制，血液分析仪对血液的分析检测等等方面。

无线温度传感器优于普通温度传感器，并非总是会人工坚守，可以通过终端了解被监控对象的温度变化。这尤其适用于医疗领域，在该领域中，无线温度传感器可始终用于监视患者，尤其是在需要隔离的病房中。这样可以减轻医务人员的负担，并减少去病房和避免病房出诊的次数，从而避免感染。温度传感器还可用于日常生活领域，以帮助老年人或残疾人监测温度并改善他们的家庭生活。　

　 2.4 环境保护

　　随着社会的不断进步和发展，人们对环境的要求越来越高。环境保护已成为世界上最关注的主题之一。无线温度传感器可用于了解土壤，大气层和森林的温度变化，还可以监控污染区域的温度变化。此外，温度数据可用于了解动物的迁徙和生活习惯，或植物生长环境的变化。这为环境研究做出了极其重要的贡献。

3 温度传感器的未来发展趋势

光纤自二十世纪七十年代问世以来已经取得了飞速的发展。随着激光技术的广泛应用，理论和实践上都证明了光纤具有的一系列优点。在传感技术中应用光纤已经越来越受到人们的重视。光纤传感器能够把被测状态转换为可测光信号，它由光耦合器、传输光纤和光电转换器三部分组成。光纤传感器可以测量电压、电流、磁场、温度、压力、液位、变形、位移、线速度、角速度等。据统计，目前的光纤传感器大约有一百多种不同形式，在不同的控制测量领域被应用。因此，光纤温度传感器有望得到更加广泛的应用，在新技术革命中将会发挥越来越重要的作用。

　　CTTC和FTLD是目前两种主要的热敏电缆产品类型，他们的测温原理在本质上其实是相同的，只是技术参数略有差异而已。

目前，新型温度传感器正逐步走向市场，从模拟模式、集成化向数字化、智能化、网络化发展，以及单片测温系统、网络传感器以及虚拟传感器的开发等正向着高科技方向快速发展。智能温度传感器的发展成为了一种必然趋势，智能温度传感器的发展将解决更多的温度测量问题。

目前，无线温度传感器正朝着更多功能、更安全、更准确的方向发展。随着科学技术的发展，无线无线温度传感器网络使温度监测变得越来越方便。很多领域已经开始使用无线温度传感器，因此，无线温度传感器的市场前景是十分巨大的。

随着交通方式的不断改进，人们的出行普遍选择乘坐高铁。随着速度的提高，人们对动车组的安全问题也越来越重视。在高速行驶下，列车的安全问题可以根据各种数据反映来，其中温度监测数据成为很重要的部分。动车组的列车温度变化数据利用无线温度传感器进行采集和传输，能够更好地对动车组列车的运行状况进行实时监控，从而技师掌握列车的行车安全。

然而，无线温度传感器也不是没有缺点。无线无线的不稳定性会造成温度传感器在进行数据传输时产生变量。因此，需要扩大无线信号的覆盖范围及增强无线信号的强度，这样才能使无线温度传感器走上在各个领域广泛应用的道路。　

4 结束语

随着科学技术的不断发展和进步，在人们的生活中将会有更加智能、更加先进的温度传感器进入，使我们的世界更加智能化。 智能温度传感器技术是影响人们生活水平的重要因素，变得越来越被人们所重视。以下几个方面将影响着温度传感器技术的发展，第一是新工艺、新材料和新温度传感器的发展；第二是实现智能化、集成化、高精度温度传感器；第三种是将其他学科与温度传感器集成的无线网络。

参考文献

[1]陈黎敏.传感器技术及其应用.机械工业出版社，2009-7-1.

[2]张森.光纤传感器及其应用.西安电子科技大学出版社，2011-9-1.

[3]沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用.机械工业出版，2002-7-1.

[4]秦志强.现代传感器技术及应用.电子工业出版社，2010-5-1.

作者简介：武兴煜（1992-09-02），男，汉族，籍贯：山东省胶州市，当前职务：工人，学历：专科，研究方向：转向架配线