热传感器三角 超详细的分析：温度因素对压电加速度传感器灵敏度的影响

超详细的分析：温度因素对压电加速度传感器灵敏度的影响

在振动、温度、湿度的试验中，振动台正常运行中，突然功放报警，显示【过电流】或【过负载】等各种报警，尤其是在温度变化过程中，导致试验不能顺利进行，如下图。在处理解决报警时发现，有时候是因为高低温导致加速度传感器的固定胶处松动，有时候是因为加振力计算不够导致加振力过载，有时候根本找不到原因，重新开机又能正常继续运行，过段时间又再现报警。真的是费时、费力、费心。

其实，这个问题主要是温度和湿度对压电加速度传感器及其灵敏度的影响造成的。现在的传感器一般密封性还是比较优良的，相对来说湿度的影响较小。也可以通过下图所示处理（传感器外围包裹一层柔软的胶皮层）来减少湿度对传感器内部机构和接头处同轴电缆的影响。

接下来主要讨论温度对压电加速度传感器的影响。加速度传感器主要是测定物体加速度（速度变化率）的传感器，主要有以下4种，

1 压电型加速度传感器

2 伺服型加速度传感器

3 应变片式加速度传感器

4 半导体式加速度传感器

其中，压电型传感器（以下统称加速度传感器）以其小型化、频率范围广、高灵敏度、信噪比高、结构简单、重量轻、工作可靠等优点，使用最广泛。又分为电荷型和功放内藏型（ICP），是主要利用压电效应的原理，自发电式和机电转换式传感器。压电材料表面受力产生电荷，经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就能产生正比于所受外力的电量输出，如下图所示。

影响灵敏度的关键部位是压敏材料，主要压电材料有水晶（SiO2）、压电陶瓷、硫化锌等晶体。对于这些材料，会受周边环境温度的影响，即所谓的分极作用（极化作用）。周边环境温度高，分极作用强，输出的电荷量多，灵敏度变大;周边环境温度低，分极作用弱，输出的电荷量少，灵敏度变小。从而导致试验中加速度的响应值有变化，影响试验的精度。

尤其在控制点上的传感器，会影响功放对动圈的驱动电流和电压，从而导致过电流或过电压报警。下图为国际某著名厂家的某型号加速度传感器的温度特性曲线，供参考。图中可以看出，200℃时，和常温相比，灵敏度大概有+10%的偏差;-50℃时，与常温相比，灵敏度约有-5%的偏差。

另外，制作工艺的不同，其温度特性也会各异，参照下图，从上到下分别是中心压缩式、反向中心压缩式、环状剪切式、三角剪切式，内部结构图供参考。可以看出，三角剪切式的温度特性最优，灵敏度偏差受温度的影响最小。

通过加速度传感器的温度特性分析，高温时电荷的输出量大，灵敏度变大，实际控制点测得的加速度大。低温时电荷的输出量小，灵敏度变小，实际控制点测得的加速度小。这就是通常所说的【高温欠试验、低温过试验】。

此外，还需要考虑环境温度突变时，由于压敏材料的热电效应，振动测定时，压敏材料会输出一个低频率的杂波信号，也会对灵敏度有影响。研究表明，剪切型传感器产生的杂波比压缩型传感器产生的杂波大约小100倍，基本上无影响。还有热胀冷缩的原因，传感器内部各结构的热膨胀率是不同的，膨胀收缩不是均一的。此时，压敏材料会受到热应力影响，向外输出电荷。也就是说温度突变，会导致灵敏度不稳定，引用某经典教材上两张图供参考。第一张图中可以看出，加速度灵敏度短时间内激增，然后稳定，大概6-7秒。第二张图看出，三角剪切型的传感器灵敏度受温度突变的影响比较小。

总结：

综上所述，在综合振动试验中，为了解决温度对加速传感器灵敏度的影响，尤其是控制点传感器灵敏度的变化影响，需要采取各种措施进行对应。

1 选择正确的加速度传感器，个人比较偏好三角剪切型加速度传感器，其受温度因素的影响最小。

2 可以的话，根据试验条件，在电荷放大器中使用低频过滤功能。

3 加速度传感器固定后，尽可能使用螺钉固定的方法。不能实现的条件下，采用固定性能优质（耐高温、耐振动尤佳）的胶水，外加隔热措施，如下图。

4 对振动试验室使用的加速度传感器受温度影响的特性进行了解把握，针对不同试验选择最优的加速度传感器。可通过试验得到各个传感器的温度特性图，恒温槽温度RT→-40℃→80℃（或120℃，根据常用试验条件决定）→20℃运行，固定各种加速度传感器，振动控制仪160Hz，50m/s2定频定加速度输出给振动台加振，得到各个加速度传感器的加速度值，数值保存。下面是作者工作过某试验室一些加速度传感器温度特性曲线图，供参考。

上图中，浅蓝色线对应的传感器温度特性最优，-40℃时，与基准50m/s2的差值约为-3m/s2，80℃时，差值约为2m/s2。其他加速度传感器，-40℃的时候，最大偏差有-8m/s2，约16%；80℃的时候，最大偏差有6m/s2，约12%。可以推测当大加速度量级或试验温度超过80℃时，温度的影响还是比较大的，偏差相对来说肯定更大。

想要彻底解决温度对加速度灵敏度的影响，基本上不可能。只能利用各种有效的措施减少其影响。通过本文分析和介绍，能对大家在此问题上提供一些思路和解决办法，希望有所帮助，共同进步。

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降价、抛货、杂牌横飞，风口上的额温枪要凉了吗？

编者按：本文来自微信公众号“芯世相”（ID:xinpianlaosiji），作者：练达，36氪经授权发布。

“太魔幻了，太神奇了，这些天各行各业的人都在向我买红外温度传感器，有做股权抵押的、干洗的、建筑装修的、互联网创业的，甚至还有卖中药的。”一位做电子供应链的朋友向我们反馈道。

红外温度传感器之于额温枪，就如同熔喷布之于口罩，是关键部件（材料），过去一段时间红外温度传感器伴随着额温枪价格的水涨船高也跟着“膨胀”：原本每颗几块钱的红外温度传感器被翻炒至几十元甚至上百元。

疫情走向平稳，复产复工稳步就行，在经历“一天一个价，一枪难求”的窘境之后，额温枪市场有了新的变化：现货开始从市场流出、杂牌横飞，部分额温枪报价下降至300元以下，额温枪厂商将目标转向出口。当下来看，额温枪已在“降温”，本文主要还原额温枪市场的现状去探索市场的潮向。

1、价格翻几倍，倒爷骗局满天飞，“额温枪下探到300元以下是一个转折点”

“额温枪价格下探到300元以下是一个转折点，3月份之前，这些枪的价格被炒至600-700元已经是常态，且一‘枪’难求”，经常混迹于额温枪市场群组的老陈向我说到。

额温枪是一个小众市场，据赛迪顾问数据显示，在2020年之前，国内手持红外测温计每年产量多在20万-30万把。市场上主流的品牌主要有鱼跃、欧姆龙、倍尔康、九安（iHealth)、博朗、可孚等，在疫情之前，这些额温枪的价格也通常在几十块到200多块之间不等。

以已经下架的倍尔康型号为JXB-188的额温枪来看 ，该产品去年双11的价格仅为49.9元，日常价为79元。目前倍尔康在售的主流的产品JXB-178，各平台售价为380元左右，且可以24小时发货。

但从外观来看，JXB-188和JXB-178并没有明显差别，差价却高达5-7倍，我试图去对比了一下倍尔康的两款产品的参数有哪些不同，发现除了测温范围有细微差别外，两款产品基本没有不同。

不过也不难理解，在过去一段时间，随着额温枪价格的“膨胀”，额温枪相关配件也跟着“膨胀”，最夸张的是，红外传感器的价格一举超过以往成品的价格：

核心红外传感器从原来的几块钱涨至7、80元甚至上百元；

MCU（微控制单元）从 2~3 元涨到20多元，且买不到货；

显示屏从1元涨至8/9元。

真正引爆额温枪行情的导火索是节后复产复工，企业复工申请一栏明确要求：需要提供非接触式测温产品，这也为额温枪价格疯涨提供了土壤。

很多企业为了复工，通过各种渠道购买到高价额温枪，虽然价格涨了几倍至6、700元，但是大部分企业都愿意买单，一方面是复工的硬性要求，另一方面采购量少，一般20几人的团队只要一把额温枪就够了。

毫无疑问，当几十块的额温枪卖到6、700块的时候，这是个暴利生意，毕竟相较于口罩单个1、2块的利润，买卖一台额温枪相当于卖几百个口罩。

额温枪的水有多深便不做赘述，相信大家最近看到的关于倒爷、骗子的故事已不在少数。也可以小小计算一下彼时的额温枪市场到底有多暴利：

以一个无货倒卖信息的倒爷为例：在几百块的差价区间里，如果报价差是20的话，5000台就是10万；其中更不乏一些“空手套白狼”的案例。

高利润让很多人眼睛发光，在疫情重挫生意的鼠年春天，很多人都想入场分得一杯羹。

天眼查专业版数据显示，2020年以来，我国共新增63家经营额温枪业务的相关企业，且全部于2月之后新增成立，目前可生产额温枪的厂商就有357家。2月之后成立的企业占比近18%。

而2月份的现实情况是额温枪产业链企业尚未完全复工，作为使用销量和使用频率并没有那么高的额温枪来说，库存有限，且稍微有生产资质的厂商已经被政府征用，市场供应远远满足不了需求。

额温枪以往的日产能并不高，以上市公司九安医疗（iHealth）为例，过去正常的产能大概只有几千台每天，即使在几乎全部恢复的当下，最新数据显示，九安医疗的日产能也仅仅刚超过1万台，这家公司的额温枪在疫情之前占据全国市场份额的1/3。

2月中旬之后，倒爷、骗子、庄家入场，即使在普通人的朋友圈里，我们也能从微商那里看到这样的字样，不过观察了下，发这些的无一例外是朋友圈卖化妆品的微商或者朋友圈客户比较多的人。

一天1万个，秒杀品牌厂商一天的产能，可还行？

5000把起订这件事也很有意思，以一家中小型企业需要5把为例，这可是1000家企业的数量，莫非是以园区为单位购买？？？

2、生产一把额温枪，难在哪？

来源：知乎

从技术角度来看，红外额温枪这类产品的技术含量并不高，元器件电路也不复杂，其中最核心的器件就是内置的红外传感器，用来监测体温，并转换成数字信号显示在电子屏幕上。在下游的组装部分随着工厂复工尚可恢复调节，以红外传感器为核心的芯片产业链上游的供应是关键。

业内人士表示，过去额温枪所需的红外传感器主要以中国台湾和国外为主，占比多达90%，国内的红外传感器产能主要集中在美思先端、炜盛科技、上海新微等厂家。

在调货方面，主要有两个渠道：原厂和市场上的现货，原厂主要供应一些大客户且需要提前预定，当时很多现货商由于疫情原因无法复工，这些都加剧了红外温度传感器的紧缺。

2月初，我们了解了下台湾众智的红外传感器交期要排到4月份。

现货难购，扩产同样是一道坎。一个晶圆厂需要的直接原材料就有三百种，间接原材料有几千种。所需的原材料越多，就越不可能轻易扩产，整个链条很难用柔性供应链的逻辑去操作。除此之外，封装也是一道关卡。

红外传感器主要包括三个部件：管帽、NTC、红外滤光片。从以上主流品牌的红外传感器来看，基本采用TO-46封装（一种晶体管封装），过去一般采取的是半自动化的生产方式，抛除此前人员复工问题和新设备采购调试等问题，封装的效率此前并不高。

红外传感器封装现场

除了刚性生产的现实因素影响外，下游需求的“牛鞭效应”以及市场上的炒货行为的出现都放大了红外温度传感器的供需矛盾，这也是红外传感器上涨几十倍的原因。

3、杂牌横飞，现货流出，我们到底需要多少额温枪？

老陈告诉我们，进入3月份之后，额温枪资源群里发生一些变化：很多厂商开始开始出货了，求购NTC、黑体炉、壳料的需求开始增多，市场上的额温枪价格开始松动，多余的货开始流通。

只是无一例外，群里流出的额温枪都不是我们日常所接触的牌子。

同时，我们也观察到，自3月以来，淘宝、1688、拼多多、京东等电商平台的额温枪供应也在恢复正常，价格也普遍在200-500元之间，且为现货，部分平台次日可达，不过在1688平台也看到了价值78元的额温枪。

几百块和几十块的差别差在哪不得而知，但平台可购买的信号已经反映了额温枪已经恢复到稳定的供给状态。问题来了，当额温枪不再一“枪”难求，我们还需要额温枪吗？

过去一段时间以来，额温枪的主要使用场景主要集中在企业、社区等公共场所。从目前全国复工的进度来看，各行业复工率基本在60%以上、工业企业复工率基本在90%以上，倒推来看，大部分企业对测温的需求已经基本满足。（不排除一些企业补充测温产品的需求）

那再来看看家庭需求，确实身边的很多朋友反映要常备防护物资，但对于测温需求来说，根据财经网的调查问卷，额温枪确实不是日常测温的最优选择。

从下图的投票中，我们发现水银温度计和电子温度计（耳温枪、额耳接触式温枪等）的使用人群更多些。很多人在评论下表示：“五块钱的鱼跃水银温度计准确也最好用”。（现在基本10块钱可以买到）

确实，当下很多额温枪受环境影响测量不准确是一大槽点，而对于一个温度计来说，它的主要功能就是测量温度，相信大家在感觉自己身体不舒服的时候，也更愿意花上几分钟去测出准确的体温。至于额温枪特有的非接触和测温快特性对于个人使用的话意义也不大，三口之家人手一只只要30块。再想想，水银温度计更香了。

4、风口散去，何去何从？

随着国内疫情平稳以及额温枪市场走向成熟阶段，额温枪市场也在发生新的变化：

一是监管能力在加强。市场监管总局的数据显示，250多件哄抬额温枪价格案件移送警方，同时额温枪纳入40个城市的重点监测品种，开始查办；

二是消费者购买的警惕性增强。在过去一段时间，无论是额温枪还是红外温度传感器，都出现过假货现象，例如：用程序控制的额温枪、用热释电传感器（工业用品）冒充热电堆传感器。在骗局之后，消费者购买的警惕性也在提高。

三是很多人将目光转向出口。随着疫情蔓延，多国开始进入紧急状态，但额温枪作为II类医疗器械产品，除了产品本身要具备生产资质，还要通过当地的质量管理认证，美国需要通过FDA认证，欧洲需要CE认证。

不过对于II类医疗器械来说，认证时间基本在2-3月至半年间，所以对于此前未做过认证的企业来说，短时间内并不能做出口生意。

总的来看，在产业链方面，疫情倒逼国内红外温度传感器供应，推动国产化进程，从上海工研院及各机构企业释放的产能来看，核心的红外传感器已得到极大纾解；

在市场方面，国内疫情逐渐平稳，额温枪需求趋于稳定，出口或成为额温枪的一个选择但门槛较高，从电商平台的购买情况来看，大家对于几百块的额温枪基本处于观望状态。

既是风口，拨去浮云之后，终会散去。

这两天，老陈也把我拉进了额温枪资源对接的群，当我看到额温枪群里各类煮茶器、金融、科技各类群友的命名时，看着红外传感器像一件通用产品在售卖时，我似乎理解了那种魔幻又复杂的心情。

在经历这场涨跌的起伏后，面对市场不断出货，品牌不断出货，风口上的人开始抛货了、理智了、自救了……

说着额温枪群里又发出了新的信息：

“收购大量出口物资，医用口罩、额温、防护服、护目镜等，全部证件认证合格资质齐全的联系我，最好深圳区域当天就可以成交！！”

参考资料：

【1】市场缺口约55万把 一群倒爷借疫情发横财？击穿额温枪市场高烧病灶，成都商报，2019

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