Với sự phát triển nhanh chóng của tự động hóa công nghiệp và công nghệ Internet of Things,Cảm biến nhiệt độ, Là các thiết bị cốt lõi để cảm nhận các thông số môi trường, tiếp tục tăng cường công nghệ lặp và ứng dụng thị trường. Có bốn loại cảm biến nhiệt độ chính trong thị trường hiện tại, mỗi loại có đặc điểm kỹ thuật và lợi thế ứng dụng riêng.
1. Côn nhiệt: Nền tảng của đo nhiệt độ công nghiệp
Các cặp nhiệt điện đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng Seebeck và phản ánh sự thay đổi nhiệt độ thông qua sự khác biệt tiềm năng nhiệt điện được hình thành bởi sự tiếp xúc của hai dây dẫn kim loại khác nhau. Cấu trúc của nó bao gồm một điện cực nhiệt, tay áo cách điện và hộp nối và hỗ trợ các phép đo phạm vi nhiệt độ rộng từ -200 đến 2800. Trong các kịch bản công nghiệp, các cặp nhiệt điện được sử dụng rộng rãi trong phép đo nhiệt độ kim loại nóng chảy và giám sát lò nhiệt độ cao trong các lĩnh vực luyện thép, hóa dầu, v.v. do cấu trúc đơn giản, phản ứng nhanh và khả năng kháng nhiệt độ cao. Các ứng dụng điển hình như cặp nhiệt điện loại K có thể đạt được độ chính xác đo là ± 1,5 ℃ trong phạm vi -200 đến 1300. Tiềm năng nhiệt điện đầu ra của nó xấp xỉ tuyến tính với nhiệt độ và công nghệ bù đầu lạnh có thể cải thiện đáng kể độ ổn định đo lường.
2. Máy dò nhiệt độ điện trở (RTD): Một mô hình đo nhiệt độ tuyến tính có độ chính xác cao
RTD sử dụng mối quan hệ tuyến tính giữa điện trở và nhiệt độ của các kim loại như bạch kim, niken và đồng để đo nhiệt độ. Trong số đó, kháng bạch kim (PT100/PT1000) đã trở thành lựa chọn đầu tiên trong các lĩnh vực như giám sát khí tượng và thiết bị y tế do sự ổn định và khả năng thay thế tuyệt vời của nó. Lấy PT100 làm ví dụ, điện trở của nó là 100Ω ở 0 và điện trở thay đổi 0,385Ω cho mỗi 1 thay đổi nhiệt độ. Thông qua kích thích nguồn không đổi và đo bốn dây, có thể loại bỏ lỗi điện trở dây và độ chính xác đo là ± 0,1 ℃ trong phạm vi -200 đến 850 ℃ có thể đạt được. Trong ngành công nghiệp dược phẩm sinh học, RTD được sử dụng để điều khiển vòng kín nhiệt độ như thiết bị lên men và máy khử trùng để đảm bảo độ chính xác và độ ổn định của các thông số sản xuất.
3. Nhiệt kế: sự cân bằng giữa phản ứng nhạy cảm và tối ưu hóa chi phí
Các nhiệt điện được chia thành hệ số nhiệt độ dương (PTC) và hệ số nhiệt độ âm (NTC) dựa trên đặc tính nhiệt độ điện trở của vật liệu bán dẫn. Các nhiệt điện nhiệt NTC có thể đạt được phép đo nhiệt độ độ nhạy cao trong phạm vi -50 đến 300 ℃ do đặc tính là điện trở giảm khi tăng nhiệt độ. Các ứng dụng điển hình bao gồm bảo vệ quá nhiệt các sản phẩm điện tử tiêu dùng và hệ thống quản lý pin ô tô. Đường cong nhiệt độ điện trở của nó là phi tuyến và cần được điều chỉnh bằng phương trình Steinhart-Hart. Nhiệt điện trở PTC được sử dụng rộng rãi trong các bộ điều hợp năng lượng, ổ đĩa động cơ và các kịch bản khác do các đặc tính bảo vệ quá dòng của chúng. Khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng, điện trở tăng mạnh và mạch bị cắt để đạt được sự bảo vệ an toàn.
4. Cảm biến nhiệt độ mạch tích hợp (IC): Sự hợp nhất của thu nhỏ và trí thông minh
IcCảm biến nhiệt độTích hợp các yếu tố nhạy cảm nhiệt độ và các mạch xử lý tín hiệu vào một chip đơn và đo nhiệt độ thông qua các đặc tính nhiệt độ điện áp của đường giao nhau PN. Các loại đầu ra tương tự (như TMP36) cung cấp đầu ra điện áp tuyến tính là 10MV/trong phạm vi -40 đến 125 và các loại đầu ra kỹ thuật số (như DS18B20) đạt được ± 0,5 ℃ Đọc nhiệt độ kỹ thuật số thông qua một giao diện xe buýt. Kích thước nhỏ và mức tiêu thụ năng lượng thấp của nó làm cho nó trở thành một cảm biến tiêu chuẩn cho các thiết bị đeo được và thiết bị đầu cuối IoT. Ví dụ, DS18B20 có thể theo dõi nhiệt độ môi trường trong thời gian thực trong hệ thống nhà thông minh và tải dữ liệu lên đám mây thông qua giao thức Zigbee, hỗ trợ điều khiển từ xa và tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng.
Sự phát triển công nghệ và xu hướng thị trường
Với sự tích hợp của công nghệ MEMS và thuật toán AI, các cảm biến nhiệt độ đang hướng tới thu nhỏ và trí thông minh. Các cặp nhiệt điện màng mỏng và các công nghệ Nano RTD phá vỡ các giới hạn kích thước của các cảm biến truyền thống, trong khi các thuật toán học máy cải thiện đáng kể độ chính xác của phép đo bằng cách bù các lỗi phi tuyến và trôi dạt. Trong lĩnh vực các phương tiện năng lượng mới, các mảng cảm biến nhiệt độ tích hợp có thể theo dõi nhiệt độ của các mô-đun pin trong thời gian thực và đạt được phản ứng ở mức độ nghìn giây với hệ thống quản lý nhiệt; Trong lĩnh vực sức khỏe y tế, các bản vá cảm biến nhiệt độ IC linh hoạt có thể được gắn vào bề mặt của cơ thể con người để đạt được giám sát nhiệt độ không xâm lấn liên tục.
Trong tương lai, với sự tiến bộ của các mục tiêu trung lập của ngành công nghiệp 4.0 và carbon,Cảm biến nhiệt độSẽ đóng một vai trò quan trọng hơn trong sản xuất thông minh, quản lý năng lượng và các lĩnh vực khác. Đổi mới vật liệu, nâng cấp quy trình và tối ưu hóa thuật toán sẽ tiếp tục thúc đẩy hiệu suất cảm biến, trong khi việc phổ biến các công nghệ điện toán 5G và cạnh sẽ đẩy nhanh quá trình truyền thời gian thực và phân tích thông minh dữ liệu nhiệt độ, cung cấp hỗ trợ vững chắc cho việc chuyển đổi kỹ thuật số của các ngành công nghiệp khác nhau.