引言传感器是（shì）信息（xī）技术的前沿尖端产品，被广泛（fàn）用于工农业（yè）生产、科（kē）学研究和（hé）生等领域，尤其（qí）是温度（dù）传（chuán）感器（PT100温（wēn）度传（chuán）感器），使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度（dù）传感器有3个发（fā）展阶段：即传统的分立式温度

　　温度传感器是信息技术的前沿尖端产品，被广泛用于工农（nóng）业生（shēng）产、科学研究和生等领域，尤（yóu）其是温度（dù）传感器（PT100温度传感（gǎn）器），使用范围（wéi）广，数量多，居各种传感器之首。温（wēn）度传感器有3个发展阶段：即传统的分立（lì）式温度（dù）传感器、模拟集成（chéng）温度传感（gǎn）器、智能温度传感器。目前，国（guó）际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能（néng）化、网络化的方向发（fā）展。本文主要介绍常用温度传感器应用实例及发展（zhǎn）趋势。

　　1、传感器的分类

　　温度传感器按传感器（qì）于被测介质的接触方式可（kě）分为2大（dà）类:一类（lèi）是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器，接触式温度传感器的测（cè）温元件与被测对象（xiàng）要有良好的热接触，通过热传（chuán）导及对流原理达到热平衡，这时的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并在一（yī）定程度上还可（kě）测（cè）量物体内部的温度分（fèn）布，但对于运动的（de）、热容（róng）量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象，这（zhè）种方法（fǎ）将会产生很大的误差。

　　非接触测温的测温元件与被测对（duì）象互不接触（chù）。目前最常用的是辐射热交换原理。此（cǐ）种测温方（fāng）法的（de）主（zhǔ）要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小（xiǎo）或（huò）变化迅速的对象，也（yě）可测温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。

　　2、集成(IC)温度传（chuán）感器应用实例

　　(1)模（mó）拟（nǐ）集成温度传感器

　　集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称（chēng）硅传（chuán）感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪（jì）80年代问世的，它是将温（wēn）度传感器集成在一个芯（xīn）片上、可完成（chéng）温度测量及模拟信号输出功能（néng）的专用IC。模拟集成（chéng）温度传感器的主要特点是（shì）功能单一(仅（jǐn）测量温度)、测温误差小、价格低、响应（yīng）速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控测，不需要进行（háng）非线性校准，外围电路简单。目前在国内外仍普遍应用的一种集成传感器，下（xià）面介绍一种具有高灵（líng）敏（mǐn）度和高精度的IC温度传感器-AN6701。

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　　AN6701温度传感器由温度检测电路、温度补偿电路以及缓冲放大器3部分组成（chéng）。IC温度传感器的检测电路是利用晶体管对两（liǎng）个发射极的电（diàn）流密度差产生基极-发射极之间的（de）电压差(VbC)的原理而工作的。

　　(2)智能温度传感器

　　传感器(亦称数字（zì）温度传感器)是在20世纪90年代中期问（wèn）世的。它（tā）是微（wēi）电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前，国际上（shàng）已开（kāi）发出多种智能温度传感器系（xì）列产品。智能（néng）温度传感器内部都包含温度传感器（qì）、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电（diàn）路。有的产品还（hái）带多（duō）路（lù）选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能（néng）温度（dù）传感器的特点是能输出温度数据及相关（guān）的温度控（kòng）制量，适配各种微（wēi）控制器(MCU);并且它是在硬件的基础（chǔ）上通过软件来实现测试功能的，其智能化和谐也取决于软件的开发（fā）水平。

　　3、智能温度传感器发展的（de）新趋势

　　21世纪后，智能温度传感器正朝（cháo）着高精度、多功（gōng）能、总线标准化、高可靠性及安（ān）全性、开发虚拟传感器和网（wǎng）络传（chuán）感器、研制单片测温系（xì）统等高科技的（de）方向（xiàng）迅速发展。

　　3.1提高测温精度（dù）和分辨力

　　21世纪（jì）90年代中期最早推出的智能温度传感器（qì），采（cǎi）用的是8位（wèi）A/D转换器，其（qí）测温精度较低，分辨力只能达到1℃。目前，国外已相继推出多种高速度、高分辨力的智能温度（dù）传感器，所用的是9～12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5～0.0625℃。由美国DALLAS半导体公司新研制的（de）DS1624型高分辨力智能温（wēn）度传感器（qì），能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125℃，测温精度（dù）为±0.2℃。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采（cǎi）用（yòng）高速逐次逼（bī）近式A/D转换器（qì）。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地（dì）传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27μs、9μs。

　　3.2增加测试功能（néng）

　　温度传感器的测试功能（néng）也在不断增强（qiáng）。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加（jiā）了实时日历（lì）时钟(RTC)，使其功能更加完善。DS1624还增加了存（cún）储功能，利用芯片内部256字节（jiē）的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多（duō）路温度测控系统创造了良好条（tiáo）件。

　　传感器（qì）都具（jù）有多种工作模式可供选择，主（zhǔ）要包括单次（cì）转换模式、连续（xù）转换模式、待机模式，有的还增（zēng）加了低温极限（xiàn）扩展模式，操作非常简便。对某些智能温（wēn）度（dù）传感器而言，主机（jī）(外部微处理器或（huò）单片机)还可通过相应（yīng）的寄存器来设定其A/D转换速率(典（diǎn）型产品为（wéi）MAX6654)，分辨力及最大转换时间（jiān）(典型产品为DS1624)。

　　3.3总线技术的标准化与规范化

　　智能温度传感器的总线（xiàn）技术也实现了（le）标准（zhǔn）化、规范化，所采用总线（xiàn）主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线。温度传感器作为从机（jī）可通过专用总线接口与主机进行通信。

　　3.4可靠（kào）性及安全性设计

　　D转换器大多采用积分（fèn）式或逐次比较式转（zhuǎn）换技术，其噪（zào）声容限低，抑制混叠噪声及（jí）量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器(例（lì）如TMP03/204、LM74、LM83)普遍（biàn）采用了高性能的∑-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声，而且对外围元件的精度要（yào）求低;由于采用数字反馈方式，因此比（bǐ）较器的（de）失调（diào）电压及零点漂移（yí）都不会影响温度的转换精度。这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。

　　为了避免在温控系统受到噪声干扰时产生误动作，在AD7416/7417/7817、LM75/76、MAX6625/6626等智能温度（dù）传感（gǎn）器的内部，都设（shè）置了（le）一个可（kě）编程的"故障排队(faultqueue)"计（jì）数器，专用于设定允许（xǔ）被测温度值超过上、下（xià）限的（de）次数。仅当被测温度连（lián）续超（chāo）过上限或低于下限的次数达到或超过所设定（dìng）的次数n(n=1～4)时，才（cái）能触发中断端。若故障次数（shù）不满足（zú）上述条件或故障不是连（lián）续发生的（de），故障（zhàng）计（jì）数器就复位而不会触发中断端。这意（yì）味着假定n=3时，那么偶然受到一次或两次噪声（shēng）干扰，都不会影（yǐng）响温控系统（tǒng）的正常工（gōng）作。

　　76型智能温度传感器（qì）增加了温度窗口比较器（qì），非常适合设计一个符合ACPI(AdvancedConfigurationandPowerInterface，即"先进配置与电源接（jiē）口（kǒu）")规范的温（wēn）控系统。这种系统（tǒng）具有完善（shàn）的（de）过热保护功能，可用来监控笔记本（běn）电（diàn）脑（nǎo）和（hé）服务器中CPU及主电路的温度。微处理器最高可承受的工（gōng）作温度规定为tH，台（tái）式计算（suàn）机一般（bān）为75℃，高档笔记本电脑的专（zhuān）用CPU可达100℃。一旦CPU或主电路的（de）温（wēn）度超出所设定的上、下限时，INT端立即使主机产生中断，再（zài）通过电（diàn）源控制器发出信号，迅速将主电源关断起到（dào）保护作用。此外，当温度超过CPU的极限温度（dù）时（shí），严重超温报警输出（chū）端(T_CRIT_A)也（yě）能直接关断主（zhǔ）电源，并且该端还可通过独立的硬件判断电路来切断主电源，以防主电源控制（zhì）失灵。上（shàng）述三重安全性保护（hù）措施已成为国际上设计温控系（xì）统的新观念。

　　为防止因人体静电放（fàng）电(ESD)而损（sǔn）坏芯片。一些智能温度传感器还增加了（le）ESD保护电路，一般可承受1000～4000V的静（jìng）电放电电压。通常是将体等效于由100pF电容1.2kΩ电阻串联而（ér）成的电路（lù）模型（xíng），当人体放电时，TCN75型智能温度传感器的串行接口端、中断/比较器信（xìn）号输出端和地址输入端（duān）均可承（chéng）受（shòu）1000V的静电放电电压。LM83型智能温度传感器则可随4000V的静电放电电压。最新开发的智能温度传感器(例如MAX6654、LM83)还（hái）增加了传感器故障检测功能，能自（zì）动检测外部晶体管温度传感器(亦称远程传感器)的开路或短路故障（zhàng）。MAX6654还具有选择"寄存阻抗抵消"(ParasiticResistanceCancellation，英文缩写为PRC)模式，能抵（dǐ）消远程传感器引线阻抗（kàng）所（suǒ）引起的测温误差，即使引线阻抗达到100Ω，也不会（huì）影响测量（liàng）精度（dù）。远（yuǎn）程传感器引线可（kě）采（cǎi）用普通双绞线或者带屏蔽层的双绞线。

　　3.5虚拟温度传感器和网络温度传感器

　　虚拟传感器是基于传感器硬件和计算（suàn）机平台、并通过软（ruǎn）件开发（fā）而成的。利用软件可完成传感器的标定及校准，以（yǐ）实现最佳性能指标（biāo）。最近，病因（yīn）B&K公司已开发出一种基于软件设置（zhì）的TEDS型虚拟（nǐ）传感器，其主要特点是每只传感（gǎn）器都（dōu）有唯一的产品序列号并且附带一张（zhāng）软（ruǎn）盘（pán），软盘上存储着对该传感器进行标定的（de）有关数据。使用时，传感（gǎn）器通过（guò）数据采集器（qì）接至计算机，首先从计算机输入该传感器的产品序列号，再从软盘上读出有关数据，然后自动（dòng）完成对传感（gǎn）器的检查、传（chuán）感（gǎn）器参数的读取、传感器设置和记录（lù）工作。

　　随着工业（yè）生产效率的不断提高，自动化水平（píng）与范围的不断（duàn）扩大，对（duì）温度传感器的要求也越来（lái）越高，归纳起来有以下几个方面:扩展测温范围、提高测（cè）量精度、扩大测温对象、发展新产品、显示数字化、检定自动化