新型温度传感器的研究与发展

　　随着生产及科学技术的发展，各部门对温度测量与控制的要求越来越高，尤其对高精度、高分辨率温度传感器的需求越来越强烈，普通的传感器难以满足要求。

　　石英温度计的特性

　　高分辨率 分辨率达0.001~0.0001℃。

　　高精度 在-50℃~120℃范围内，精度为±0.05℃。普通温度计的精度为±0.1℃。

　　误差小 热滞后误差小，响应时间为1s，可以忽略。

　　性能稳定 它是频率输出型传感器，故不受放大器漂移和电源波动的影响，即使将传感器远距离（如1500m）设置也不受影响，但是抗强冲击性能较差。

　　石英温度计的应用

　　石英温度计既可用于高精度、高分辨率的温度测量，又可作为标准温度计进行量值传递，也可以在现场稳态温度场合下进行精密测温或用于恒温槽的精密控温，还可用作远距离多点温度测量等。

　　声学温度计

　　声学测温技术具有测温原理简单、非接触、测温范围宽（0~1900℃）、可在线测量等优点，现已应用于发电厂、垃圾焚烧炉、水泥回转窑等工业过程的温度测量和控制。

　　利用超声波测量气体温度

　　利用测量超声波在气体中传播速度因温度不同而变化的温度计称为超声波温度计。用超声波测量气体温度具有响应速度快、不受外壁热辐射影响等优点。测量对象十分广泛，从滚梯上方气体的平均温度，到内燃机混合气体爆炸燃烧时的温度测量等。

　　超声波测量气体温度的工作原理与声学测温相同，声速的测量方法有两种：

　　脉冲法测量 如果扬声器与收音器间的距离为l，传播的时间为τ，则可依据u=l／τ，求得u。当测量场所有风时，若直接测量声速将产生误差。在这种情况下，将扬声器与收音器交换测量，选用两者的平均速度更为准确。

　　共振法测量 利用共振频率f=u/l可求得u。

　　固体超声波温度计

　　利用声波在固体中传播速度，随温度而变化的温度计称为固体超声波温度计。由于声波在固体中传播时，声速的灵敏度随温度的升高而增大，因此，这种温度计更适用于高温测量。

　　核四级共振温度计 (NQR温度计)

　　核磁共振是原子核系统的磁共振。具有核自旋的物质处于静磁场中，当在静磁场垂直方向加电磁波时，将对某频率的电磁波产生吸收现象即为核磁共振。氯酸钾KCIO3晶体中核自旋具有电四极矩的CI35原子核，在轴对称电场梯度中，自旋产生能级跃迁，出现吸收电磁波的现象，称核四级共振。利用共振吸收频率随温度升高而减少的特性制成的温度计，称为核四级共振温度计。该温度计可以作为标准温度计或高精度实用温度计。

　　NQR温度计的特性

　　高准确度、高分辨率 准确度可达±0.005K；共振吸收频率与温度的相关性好，在室温附近为5kHz/K，分辨率达1mK。

　　不需要分度 温度与吸收频率的关系，只取决于KCIO3的结构，从根本上保证良好的重现性（在6Kz以下）。

　　互换性好 在水三相点其互换性为±10Hz，性能极其优越。

　　输出为频率信号，容易保护高精度 可利用标准电波、电视信号等作高精度的基准信号，便于数字化处理。

　　温度范围广 对于高精度测量适用于室温至低温范围。

　　从检测微弱的吸收信号直到转换成温度，可全部实现自动化。

　　热噪声温度计

　　由于电子的热运动，可在电阻的两端产生由热噪声引起的电位起伏。这种热噪声又称约翰逊噪声，热噪声电压与温度之间存在确定关系。利用热噪声电压与温度的相互关系，可制成热噪声温度计。热噪声温度计具有如下特性：不需要分度；与传感器材料无关，不受压力影响；传感器的阻值几乎不影响测量精度；测温范围广（4-1400K）。

　　因此，热噪声温度计可望成为一种理想的测温方式。然而，热噪声温度计产生的电压信号小，信号处理困难，操作也复杂，至今仍未实用化。

　　半导体集成电路温度传感器