测量水温的传感器 打破国内材料尴尬 新一代的温度测量传感器不再只是国外独有

打破国内材料尴尬 新一代的温度测量传感器不再只是国外独有

封面新闻记者 李茂佳

用“它”能制作新一代的温度测量和调节传感器，可适用于－200Ｃ°－1000Ｃ°范围内的液体、蒸汽或气体介质及固体表面等温度的测量......“它”就是由重庆斯太宝科技有限公司（以下简称“斯太宝”）研制的“薄膜铂热敏感芯片”。

薄膜铂热敏感芯片

作为第二届西部科学城双高赛的参赛者，斯太宝团队经过四年探索，打破国内材料“尴尬”，使新一代的温度测量传感器不再只是国外独有。该团队将其核心元件“薄膜铂热敏感芯片”作为本届双高赛的参赛项目。

据了解，斯太宝成立于2018年，专注于热敏感电阻元件、传感器的研发，2019年6月进入重庆市科技型企业库。目前公司已申报10多项涉及到设备、工艺等方面专利，并已拥有完善知识产权保护体系。

目前公司已申报10多项涉及到设备、工艺等方面专利。

“材料是决定温度传感器的稳定性、可靠性和精度最主要的一个因素，我们公司的起点就是从最基础的材料着手，再去解决工艺问题。”重庆斯太宝科技有限公司创始人胡轶向封面新闻记者表示，目前，斯太宝在温度传感器制造做需的原材料这块，已经实现了完全自主，在整个工艺过程中也可以自控。“我们的产品已经小批量进行生产了，并且可以做到每批产出来都是稳定的，质量都是有保障的。”

重庆斯太宝科技有限公司

胡轶称，薄膜薄热敏感芯片具有体积小、精度高、响应时间快等特点，可广泛应用于仪器仪表、航空航天、汽车、医疗、家电等多个领域，近年来国内需求不断增长，但是目前99%的产品都依赖外国进口，使用成本较高。

“我们创业的初衷就是为了把薄膜薄热敏感芯片进行国产化替代。”胡轶介绍，斯太宝经过前期一两年的市场推广，目前已经得到了不少用户认可，预计今年将实现销售收入400万元。按照规划，公司将努力实现明年销售收入突破1200万元。接下来，斯太宝将对产品进行批量生产，同时对场地、设备等进行改造升级。

斯太宝成立于2018年，专注于热敏感电阻元件、传感器的研发。

“我们公司的最终目标，就是要和国际上顶尖的系列产品去拼，使我们在这个领域能够有一席之地。”胡轶表示，参加本届双高赛的目的，就是希望能够提高公司的知名度，让公司得到更多推广，更多的人能够了解到公司的产品。同时，也希望能够得到政府相应的政策扶持和资金扶持。

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温度传感器都有哪些？

温度是生活中最常见的测量变量之一，因此测量它的方法有很多，包括接触式和非接触式。相应的传感器也有很多，今天就来简单分类介绍一下。

1.红外温度传感器

红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质。红外线的波长在0.76～100μm之间，位于无线电波与可见光之间。任何物体，只要它的温度比零下273.15度高，就无一例外地发射出红外线。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

红外温度传感器可以测量一个点的温度，典型应用就是红外体温枪；也可以做成一个阵列进行红外成像，比如红外热像仪。它们的特点就是非接触式快速测温，在一些不便于接触测温的场合非常适用。

2.热电偶

热电偶是工业中常用的一种温度传感器。它的工作原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。

热电偶按照金属热电极材料的不同可以分为以下几种类型：

热电偶有以下特点：

温度相同时，不同类型的热电偶所产生的热电动势也不同，但这只跟热电极材料有关，与热电偶长度、直径无关。

当热电偶的类型确定后，其热电动势只与热电偶工作端与冷端的温度差有关，如果热电偶冷端温度不变，则热电动势是工作端温度的单值函数。但实际使用时，冷端温度不可能保持不变，因此一般都需要进行冷端补偿，也就是需要一种其它类型的温度传感器测量冷端的温度。很多用于热电偶信号采集的AD芯片已经在内部集成了温度传感器，可以用作冷端补偿。

3.热电阻（RTD）

热电阻（RTD）是一种温度传感器件，通常由铂、镍或铜制成，其中以铂电阻最为常见（PT100/PT1000）。RTD可以采用许多不同的形状，例如绕线，薄膜，它的电阻随温度而线性变化。以PT100为例，其在0℃时阻值为100Ω，温度每增加（减少）1度，阻值增加（减少）0.385Ω。测量范围可达-200℃～+850℃

通过测量阻值即可实现温度测量，常用的方法有恒流法、电压比例法、电桥法等。使用时需要注意流过传感器的电流不宜过大，否则会产生自发热影响测量精度。

4.热敏电阻

热敏电阻也是一种传感器电阻，但与RTD不同的是，它通常采用锰，钴，铀等的陶瓷材料制成，是一种半导体器件。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。它的阻值一般比较大，且与温度的关系是非线性的，一般通过查表法来进行温度测量。

其特点是，在一定范围内灵敏度很高，温度系数比RTD大几十倍，因此可以实现较高分辨率的温度测量。

另外，正温度系数热敏电阻（PTC）根据其特性，还可以用于电路的过流保护。

5.温度传感器芯片

芯片类型的温度传感器可以分为两种：模拟输出和数字输出。模拟输出的一般输出电压或电流信号，与温度成正比，比如AD590，输出电流随温度变化，系数为1 µA/K。LMT90，输出电压信号，系数为+10.0mV/°C 。数字输出最常见的有DS18B20，单总线接口，也有一些I2C、Uart等接口的芯片。

芯片类温度传感器一般是通过PN结的温度特性来实现的，晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV。利用这种特性再结合信号调理电路封装成芯片。这种传感器的特点是测温范围相对较小，一般在-40℃~125℃左右，精度和分辨率也有限，能满足生活中的普通需求。

结语

上面介绍的是几种常用类型的传感器的特点，后面会对每种传感器的使用方法进行具体的介绍，敬请期待。

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