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[其他] 微型、集成、智能,温度传感器的涅槃之旅

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黑暗中漫舞 发表于 2024-8-12 17:06:10 | 只看该作者 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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本帖最后由 黑暗中漫舞 于 2024-8-12 17:07 编辑

在现代都市的钢筋水泥间,它们隐匿于摩天楼的结构核心,敏锐监测系统状态,保障建筑稳固;于工厂生产线轰鸣中,它们精确监控机械温升,防患未然;在医院手术室静谧环境下,精细调节麻醉设备温度,维系患者生命稳定。这些不可或缺的温度传感器,已无缝嵌入社会肌理,构建起一张科技与安全交织的网络。

历史悠久的温度传感技术也正在迎接变革,响应多元化测量需求与终端设备小型化、绿色化的趋势。其聚焦微型与集成、精度提升及智能控制,旨在打造紧凑、精准、智慧的新型感知方案。


01微型化与集成化是不可阻挡的趋势

随着微电子技术和微纳加工技术的飞速进步,温度传感器的体积正不断缩减,而功能却日益增强。

在对面积和功耗要求极为严苛的可穿戴设备领域,矽敏科技的智能温度传感器凭借其微型化和低功耗的特性,为智能手表、智能戒指,乃至智能耳机提供了高精度、高可靠性的温度检测方案。

微型化不仅赋予温度传感器优异的稳定性和可靠性,配合尖端的封装技术和材料,还使传感器能在各种恶劣环境下稳定工作,即便面对高温、潮湿或电磁辐射等极端条件也不例外。

国巨先进传感器推出的microRTD传感器,尺寸仅为0.6mm x 0.3mm,厚度为50μm,适合在空间受限的环境中进行温度控制或监测。作为柔性传感器,其能够与被测物体表面紧密贴合,实现快速而精确的温度检测。

不止于物理尺寸,微型传感器还能与其他传感器相结合,实现对多种参数的综合监测与分析。

在智能建筑管理系统中,温度传感器与湿度传感器、光照传感器及空气质量传感器的集成能够全方位监控室内环境。在电动车的电池管理系统(BMS)中,温度传感器与电流传感器、电压传感器协同工作,监测电池运行状态,有效预防过热等安全隐患。

随着物联网和大数据技术的迅猛发展,数据收集与处理成为各行各业关注的重点。微型化温度传感器易于与其他传感器及数据采集设备集成,共同构建庞大的数据采集网络,从而为决策制定提供强有力的支持。

02智能化是演进的核心

温度传感器的智能化可以提升测量的精度、可靠性和多功能性,通过输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器,实现了自主性、自适应性以及高效的数据处理和通信能力。

在工业生产中,温度是影响产品质量和生产线安全的关键因素之一。智能化温度传感器的应用,使得设备的温度监测变得更加精准和及时。

久茂自动化的safetyM STB/STW是一种安全温度限制器和监视器,具有自动复位功能,能够在检测到异常时及时报警并使设备进入安全模式。此外,它可以非常容易地实现紧凑型单通道控制器,不需要复杂的组态应用,特别适合于信号密度较低或信号数量较少的特殊机器或独立应用,如锂电池涂布机,锂电池干燥设备,半导体加热设备等。

近期,AI技术也在不断与温度传感器相融合。汽车制造厂会利用集成AI的温度传感器监控发动机部件的运行温度,自动分析异常温升的原因并建议最合适的应对措施。在医疗和健康监护领域,一款名为“ThermoPatch”的智能贴片,能够连续监测患者的体温变化,并利用AI算法分析体温波动,早期识别出感染或炎症的迹象。

此外,AI技术还能对温度传感器进行智能校准和补偿,以应对不同环境下可能出现的测量误差。这不仅延长了传感器的使用寿命,还提高了其在复杂环境中的适应能力。

根据贝哲斯咨询发布的物联网智能传感器市场调研报告,2023年全球物联网智能传感器市场规模达到68.62亿元。这说明了智能传感器在全球范围内的广泛应用和巨大市场空间。

03性能极限的提升是永恒的目标

在微型与集成化、智能化之外,温度传感器也在不断提升着自身性能的极限。首先是新型材料的引入,使得传感器在响应速度、分辨率和稳定性等方面有了显著提升。

选用低温度系数的高质量材料,如铂和镍合金,就显著增强了传感器的稳定性和响应速度。例如,IST AG(展位号:A006)铂RTD温度传感器采用最优质的材料开发,涵盖-200~+1000℃的宽工作温度范围;极其坚固的结构使其在最恶劣的条件下也能正常工作,同时漂移最小;具有3850ppm/K的标准TCR和符合IEC 60751标准的精度。

改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料也被引入到温度传感器的研发中。这种复合材料不仅提升了热导系数,改善了材料的力学性能,还使得电阻随温度变化曲线的线性度得到显著提升,从而增强了传感器的灵敏度和可靠性。

在制造工艺上,微机电系统(MEMS)技术的应用为温度传感器的高精度化提供了有力支持。通过精密的微加工技术,传感器尺寸得以缩小,同时集成了更多的功能单元,从而实现了更高的测量精度和智能化水平。同时,配合气密性封装,不仅缩小了传感器体积,还提升了其耐用性和环境可靠性。
(文章源自SensorExpo公众号,本文由SensorExpo上传并发布,此文系转载,仅用来学习及交流,版权归属原作者及原刊载媒体所有,侵权删)


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