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温度传感器的发展历程及其方向

时间:2021-01-29 点击次数:

当代信息技术的三个主要基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(即通信技术)和信息处理(即计算机技术)。传感器属于信息技术的尖端产品,特别是温度传感器,被广泛应用于工农业生产、科学研究和生活中,并在各种传感器中占有重要地位。温敏元件的发展大致经历了三个阶段;

(1)传统的分体温度传感器(包括敏感元件);

(2)集成温度传感器/控制器的模拟;

(3)智能温度传感器;

以下我们将对温度传感器产品进行分类:

集成温度传感器:

集成温度传感器是由一种硅半导体集成工艺制造的传感器,因此也被称为硅传感器或单片集成温度传感器。模拟式温度传感器于20世纪80年代问世,是一种将温度传感器集成于单片机中,实现温度测量和模拟信号输出功能的专用芯片。其主要特点是功能单一(只测量温度),测温误差小,价格低,响应速度快,传输距离远,体积小,微功耗小,适用于远距离测温,控温,无需非线性标定,外围电路简单。

智能温度传感器:

智能化温度传感器(也称数字温度传感器)于20世纪90年代中期问世。这是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)相结合的产物。国际上已经开发了多种智能温度传感器系列产品。所有的智能温度传感器内部都有温度传感器,A/D转换器,信号处理器,存储器(或寄存器)和接口电路。有些产品还带有多路选择器,中央控制器(cpu),随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。其特点是能够输出温度数据和相关温度控制量,与多种单片机(MCU)相匹配;而且是在硬件的基础上通过软件实现测试功能,其智能化程度还取决于软件开发水平。

21世纪以后,随着智能温度传感器技术的不断发展,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性和安全性、虚拟传感器和网络传感器的开发以及单片机温度测量系统等高新技术方向快速发展。

90年代中期首次推出的智能温度传感器,采用8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨率仅为1℃。现在,国外已经陆续推出了许多高精度、高分辨率的智能温度传感器,它们采用9~12位A/D转换器,分辨率一般在0.5~0℃之间。为提高多路智能温度传感器的转换率,部分芯片采用逐次逼近型A/D高速转换器。

新一代智能温度传感器的测试功能日益完善。此外,智能温度传感器正由单通道发展到多通道,这为多通道温度测控系统的研制和开发创造了有利条件。

智能化温度传感器有多种工作方式可供选择,主要有单向转换方式、连续转换方式、备用方式等,有些还增加了低温极限扩展方式,便于操作。对于一些智能温度传感器,主机(外微处理器或单片机)也可以通过相应的寄存器来设置其A/D转换率、分辨率和最大转换时间。

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