基于BJT特性的数字温度传感器发展现状及趋势

随着工业物联网趋向数字化、智能化和集成化发展,控制系统需要感知的物理量规模和复杂度都迅速提升。其中数字温度传感器能直接将温度信息转换为数字信号,具有低成本、低功耗、面积小、数字输出等多种优点,可以实时监测系统温度数据,并与反馈机制协同进行反馈调节,目前已经得到广泛应用。在各类数字温度传感器中,基于CMOS工艺寄生三极管(BJT)感温的数字温度传感器在制造工艺上更容易实现,且具有高稳定性和高精度,是工业界产品首选方案。聚焦基于BJT特性实现感温的数字温度传感器,从学术研究成果、工业产品两方面总结其技术路线、发展现状和趋势,为后续温度传感器研究提供参考。

基于数字温度传感器的热电偶冷端补偿研究

介绍热电偶的工作原理和冷端温度补偿,对比分析不同数字温度传感器的工作原理和特点,提出基于数字温度传感器实现热电偶冷端补偿的方法,解决了热电偶测温存在冷端温度变化大、测量数据非线性难处理、测量信号微弱及数字化输出须转换等问题,提高了测量准确度,简化了温度补偿电路。

基于伪逆法的数字温度计温度修正曲线重建算法

目前,基于工业铂电阻的高精度数字温度计已成为当下热门研究方向,但受材料和制作工艺的影响,其测量精度相对一般,且随使用年限的增加,出现阻值漂移导致测温偏差在所难免.温度修正算法是提高数字温度计测量精度的有效方法,传统的补偿函数修正算法修正效果良好,但无法解决阻值漂移等问题;分段线性修正算法原理简单、易于实现,但需多点测温,且在面对温度修正曲线非线性变化时,限制了修正准确度和普适性.因此,本文提出了一种基于伪逆法的温度修正曲线重建算法.该方法利用原始标定数据和多个特征温度点建立重建矩阵.在实际使用中,通过待重建的特征温度点便能重建完整的温度修正曲线,并将重建的温度修正曲线自动纳入样本库中,从而提高样本的多样性和算法的修正精度.实验结果表明,该算法在面对温度修正曲线非线性变化和漂移时,具有更好的修正效果,且仅需采集4个特征温度点便能较好地重建完整的温度修正曲线.因此,该算法可以为提高数字温度计测量精度提供有效的支撑.

数字温度计校准示值误差的测得值与不确定度评定

数字温度计是工业领域非常重要的一种测量工具,主要是通过数字显示表和传感器共同组成,能够准确反馈出工业设备的温度变化,在各方面均得到了广泛运用。本文结合现有标准和规范,基于示值误差测定结果进行不确定度评估,期望能够为数字温度计规范的建设和安全使用提供参考。

基于固定点法的数字温度计测量不确定度分析

采用固定点装置对数字温度计进行校准,能够有效提升校准不确定度水平。本文对基于固定点装置的校准方法进行了描述,并对校准结果的不确定度进行了分析。研究结果表明,采用固定点装置对数字温度计进行校准能够有效提高不确定度水平,有利于高精度数字温度计技术的发展和应用场景的拓展。

高精密一体式铂电阻数字温度计的设计与试验

针对目前标准温度计价格昂贵、结构复杂、精度低等问题,本文设计了一种高精密一体式铂电阻数字温度计。首先,对铂电阻数字温度计的核心部件进行设计与选型,并对传感器接线、恒流源电路、比例测温电路等主要电路进行设计,使温度计的测温精度达到±0.05℃;然后,对高精密一体式铂电阻数字温度计进行长期稳定性和温度冲击试验,试验结果表明,在多种工况下,温度计测温精度均可达到±0.05℃,年稳定性在0.1℃内,复现性在0.05℃内;最后,对温度计进行不确定度分析,确定温度计的不确定度来源并计算出扩展不确定度,最终得出温度计扩展不确定度约为0.035℃,满足精密测温需求,可以作为常见工业温度计检定用标准器。

基于高精度数字温度传感器测试系统及建模仿真

本文针对高精度温度传感器测温效率低,提出了一种高精度批量测温系统及其测试方法,且具有多芯测试能力。针对铂电阻PT100测试精度低,提出了分类法、二分扫描法、逐次逼近法对铂电阻PT100进行校准,校准后在-65℃~145℃温度区间最大测温误差值由0.412℃变为0.021℃,测温精度提升94.9%。同时建模仿真了系统的稳定性、测温时间和测温精度,首先对恒温装置外壁到内壁和内部腔体冷流体的对流换热进行传热学建模,仿真结果表明恒温装置只需75.2 s便能够达到热平衡;接着对待测电路发热、基座散热、校准后铂电阻进行综合热仿真建模,仿真结果表明系统测温精度可达0.016℃;最后对几款经典高精度温度传感器的外温和内温进行测试验证,结果表明系统能够对0.031℃测温精度的温度传感器进行测试,系统能够很好满足测温需求。

硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性评价

随着工业发展,传感器技术与通信技术高度融合的数字仪表已广泛使用于天然气行业,硅PN结数字温度计从20世纪发展至今,其应用效果已取得行业的广泛认可,但在天然气计量的温度测量中使用较少。为分析验证硅PN结数字温度计在天然气计量中的适用性,在实验室对硅PN结数字温度计开展多种计量性能测试,并与传统铂热电阻温度计进行比对,同时在现场工况条件下进行实际应用测试。结果表明:硅PN结数字温度计的计量性能在一定领域优于传统铂热电阻温度计,稳定性良好,但其响应速度略慢,现场稳定性良好,综合性能可适用于天然气计量的温度测量。

数字温度计示值误差测量方法与不确定度评定

温度是人类接触最早的物理量,随着测温技术的发展,数字温度计因其读数直观、分辨力高、使用方便,目前已广泛应用于人类生活和工农业生产等领域。本文参考JJG 130-2011和JJF 1908-2021制定了数字温度计示值误差的测量方法并对其测量结果的不确定度进行了分析评定。

可组网数字温度传感器多点检测系统的设计

利用可组网数字温度传感器DS1 8B2 0具有单总线的特点 ,结合AT89C51单片机组成传感器网络 ,实现了多点温度检测系统的硬件设计和软件设计。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。

一种新型高精度低功耗的数字温度传感器设计

阐述无线传感网络是一种越来越受到关注的技术,它包括传感器、单片机、无线通信等,该技术目前被广泛应用于自然环境监测、医疗健康等领域并取得了较好的成效。介绍一种用于优化线性的片上数字温度传感器设计,该传感器包含环状振荡器,其输出一循环的环状振荡器信号,频率随温度而改变;还包含一个以环形振荡时钟信号输入的时间放大器,由此产生具有多个环状振荡器的时钟信号的周期长度的脉冲信号;该数字温度传感器进一步包含一个计数器,该计数器将脉冲信号与基准时钟信号一起输入,并在脉冲信号到达时对脉冲信号进行计数,直至脉冲信号终止为止,从而获得了以基准时钟时段为单位的脉冲信号长度的计数值;设计中数字温度传感器具有结构简单、面积小、功率消耗小等优点,且线性好、测量范围广、测量精度高,不需要外接晶体振动,可节约成本。

基于DS18B20温度传感器的数字温度仪设计

设计的数字温度仪是通过数字温度传感器DS18B20采集环境温度,以单片机为核心控制部件,以单总线方式与传感器相连,实现供电和传输数据,最后通过数码管显示实时温度的一种数字温度仪。

美国DALLAS公司单线可编程数字温度传感器技术

DS1821是美国DALLAS公司的一种单线可编程数字温度传感器,适于构成智能温控器与自动温控系统.它有单线和自动控温2种工作模式,单线模式适合构成数字温度计或测温系统,2种工作模式可互相转换.

基于AT89C51的数字温度检测系统的硬件设计

采用8个数字温度传感器DS18B20采集温度信息,通过AT89C51单片机统一发送初始化、写命令等控制信号来操作传感器,并逐一从传感器中读取温度,最后,在LCD中循环显示温度信息;该系统还可通过键盘来设定温度的限定参数和选定特殊的显示方式,具有良好的人机界面。实验证明,该温度检测系统具有结构简单、稳定性好、精度高等优点,值得推广。

基于DS18B20温度传感器的数字温度计

详细介绍了一种基于51单片机和DS18B20数字温度传感器来进行温度测量的方法,包括温度传感器芯片的选取、单片机与温度传感器接口电路的设计,以及实现温度信息采集和数据传输的软件设计。DS18B20数字温度传感器是单总线器件,与51单片机组成一个测温系统,具有线路简单、体积小等特点,而且在一根通信线上,可以挂接很多这样的测温系统,十分方便。

智能仪器仪表中数字温度实时时钟功能的设计

提出一种全部使用串行接口芯片实现的数字温度和实时时钟电路,采用单总线数字式温度传感器DS18B20进行温度测量,用串行实时时钟芯片DS1302获取实时时钟,温度和时间通过三线式串行接口液晶模块显示,微控制器采用STC12C2052单片机。电路具有接口简单、体积小、精度高和价格低等特点,可广泛用于智能仪器仪表中。

数字温度传感器自适应动态补偿方法

针对数字温度传感器具有较大温度滞后性的缺点,将自适应决策与基于数字滤波方法的动态补偿有机结合,提出了一种数字温度传感器自适应动态补偿方法:利用后向差分法设计的数字滤波器,实现了数字温度传感器工作频带扩展,完成了其动态补偿,并在动态补偿后面串联一个数字低通滤波器,以防高频噪声干扰;根据数字温度传感器的输出量、数字低通滤波的输出结果以及决策阈值,自适应地选择是否需要动态补偿,避免了补偿过度。以高精度数字温度传感器DS1624为补偿对象的实验表明,这种自适应动态补偿方法大大改善了数字温度传感器的动态性能,响应时间缩短至补偿前的30%～40%。

数字温度指示仪表远程自动检定系统设计

针对数字温度指示仪表检定效率低、人为误差大且难以溯源到更高等级标准的不足,提出一种基于Internet的远程自动检定系统。系统由设在计量实验室的远端上位机通过网络控制现场端运作,同时利用机器视觉技术采集被检仪表示数,再上传到上位机,并完成数据处理、分析。最终根据检定结果不确定度评定,给出被检仪器的检定结论,生成检定报告。系统可一次自动检定多台被检仪表,对提高数字温度指示仪表检定效率及实现溯源到更高等级标准具有参考价值。

基于数字温度湿度传感器的温室多点测量系统设计

介绍了高集成度的温度湿度传感器SHT10的原理、接口电路和工作时序,结合其特点和现代化温室测量系统的具体需要进行了详细的讨论,确定了温室多点测量系统的设计方案,并进一步从软硬件上设计了适合现代化温室应用的温度、湿度多点测量系统,且编写了PC机终端的数据观测和测量点选择控制的界面,为温室集中管理提供了条件。

真空热试验数字温度测量系统设计与实现

温度测量是航天器真空热试验中一项非常重要的测量项目,一般采用热电偶进行温度测量;为了在真空热试验过程中减少测量线路的引线数量、提高测量系统的抗干扰程度以及测量准确度高,设计了一种可用于真空热试验的数字温度测量系统,实现了对航天器及地面工装设备温度的数字化测量;该系统由数字温度传感器DS18B20以及采集设备组成,可通过LAN网络与远程监视计算机连接实现温度远程监视;文章给出了数字温度测量系统的硬件结构、通信协议以及软件设计;通过在真空热环境中的测试以及与铂电阻测温系统的比对,结果表明该系统的稳定性好,其测量值与铂电阻测量值的差值在0.5℃以内,线性度约为±0.1%,满足真空热试验的需求。