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溫度傳感器:冷鏈管理的小助手

儀表深度 2020年12月15日 16:18:38 來源:儀表網人氣:30032
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  【儀表網 儀表深度】為了保持營養并確保質量和產品安全,制造商規定了包裝和易腐商品的運輸和儲存溫度。但是經過當地雜貨店到達消費者手上之前,水果、蔬菜和冷凍食品在運輸期間和大型制冷設備貨架上停留了大量時間。將這些商品保持在適當溫度至關重要。
 
  這就離不開冷鏈管理的“精心呵護”了。冷鏈管理將確保在包裝和易腐商品的生命周期每個階段都滿足適當條件。冷鏈管理還要確保操作員在運輸或儲存期間發現可能發生偏離儲存溫度范圍的情況時可以采取適當的措施。
 
  溫度傳感器在冷鏈管理中大顯身手
 
  帶有測量儀表的溫度傳感器長期以來一直很受歡迎。然而,隨著半導體技術的進步,而且大多數冷鏈管理發生在 -40°C 至 +10°C 的溫度范圍內,集成的溫度傳感器成為了冷鏈管理的選擇。
 
  而溫度傳感器如何感知溫度的變化,還要解釋一下溫度的傳導方式:熱傳導、對流和輻射。
 
  熱傳導實質是由物質中大量的分子熱運動互相撞擊,而使能量從物體的高溫部分傳至低溫部分,或由高溫物體傳給低溫物體的過程。比如一頭手握鐵棍在一頭加熱,不多時就會感覺燙手,就是指熱傳導方式。
 
  對流是液體和氣體中熱傳遞的主要方式,氣體的對流現象比液體明顯。對流還分為自然對流和強迫對流兩種,冷鏈行業中冷鏈車、冷鏈倉儲的制冷設備多采用強迫對流方式,來達到空間的溫度下降和溫度達標。當然對流過程中也會有熱傳導的參與,空氣和液體作為一種介質也能完成熱傳遞,但作為熱的不良導體,在其中的效果有限。
 
  輻射是指物體因自身的溫度而具有向外以電磁波的形式發射能量的本領,如太陽的熱量就是以熱輻射的形式,經過宇宙空間再傳給地球的。冷鏈行業大部分的小型冷柜多數采用輻射的方式。
 
  溫度傳感器到底準不準?
 
  冷鏈行業在選用溫度傳感器的相關溫度測量設備時,供應商往往被客戶問到幾個問題,其中常見的問題就是:溫度測量值準不準?
 
  NTC傳感器、PT傳感器,這類傳感器多利用傳感器本身因溫度變化而導致的電阻變化,進而通過電壓值AD數據化后再與溫度值與電壓值間的對比表來轉換獲取。這類傳感器的溫度準確性受到以下因素影響:傳感器本身材質的一致性和可靠性;電路設計中電壓基準源的一致性和穩定性;電壓信號處理電路的一致性和穩定性。以上的差導,會導致溫度記錄儀的準確性和成本,相對而言PT的成本要高于NTC,準確度也高。數據傳感器,即芯片傳感器。這類傳感器利用集成電路封裝了模擬電路,一致性較高也有利于開發,但成本較高,且可測試溫度范圍較窄。
 
  在冷鏈行業以上兩類傳感器較為廣泛。不同類型的傳感器都可以直接封裝在溫度記錄儀內部,也可以制作成探頭形式置于溫度記錄儀外部。從測試角度或是溫度校量實驗室角度,這兩種形式在溫度恒定環境下最終測量的溫度值都是準確的,但在實際冷鏈應用中因為環境差異所體現的差異也是存在和明顯的。
 
  實際冷鏈環境的溫度往往是不完全恒定的,冷庫因為環境大,溫度較為恒定。但冷鏈車常開冷柜溫度變化幅度大。內置傳感器的溫度記錄儀因為其外殼、電池、PCB等器件的蓄熱效果對內置傳感器產生熱輻射效果,從而提升整個溫度記錄儀的熱時間常數。
 
  所以,在冷鏈應用中溫度相對恒定的環境且對溫度時延性要求不高的環境可以使用內置形式的溫度記錄儀;溫度變化大且對溫度較為敏感的環境,需要優先使用探頭外置形式的溫度記錄儀,如果實在因為結構問題無法使用外置形式的溫度記錄儀,也必須考慮對設備預先制冷。
 
  溫度傳感器的發展方向
 
  傳感器在中國的發展這些年一直處于發展中狀態??梢哉f在1990年,溫度傳感器的市場份額就大大超過了其他傳感器。從伽利略發明溫度計開始,人們開始利用溫度進行測量,不過那時候還沒有真正的叫做溫度傳感器的。真正把溫度變成電信號的傳感器是由德國物理學家賽貝發明的,就是后來的熱電偶傳感器也就是溫度傳感器的真正開始。在半導體技術的支持下,本世紀相繼開發了包含半導體熱電偶傳感器在內的多種溫度傳感器。溫度傳感器是傳感器中常見的一種,在各行各業,尤其是電子電氣、環境監測中具有重要的作用。溫度傳感器正朝著微型化、高精密化、高穩定化、智能化方向發展。
 
  溫度測量應用非常廣泛,不僅生產工藝需要溫度控制,有些電子產品還需對它們自身的溫度進行測量,如計算機要監控CPU的溫度,馬達控制器要知道功率驅動IC的溫度等等。溫度是實際應用中經常需要測試的參數,從鋼鐵制造到半導體生產,很多工業工藝都要依靠溫度來實現,溫度傳感器便是應用系統與現實世界之間的橋梁。
 
  如今的溫度傳感器逐步進入數字化所謂數字化就是能把溫度物理量和濕度物理量,通過溫、濕度敏感元件和相應電路轉換成方便計算機、plc、智能儀表等數據采集設備直接讀取得數字量的傳感器。這樣人們在不同的地方檢測溫度,傳感器數字化給人們帶來更多的便捷。
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