溫度傳感器分辨率：關(guān)于溫度傳感器的分辨率、靈敏度及精度的解析
平時(shí)，我們?cè)诤芏鄷r(shí)候都會(huì)提及溫度傳感器等的分辨率、靈敏度以及精度這三個(gè)參數(shù)。但很多人并不十分清楚這三個(gè)參數(shù)的區(qū)別，導(dǎo)致在使用時(shí)會(huì)易出現(xiàn)大大小小的問(wèn)題。下面，就傳感器的靈敏度、精度和分辨率三者的區(qū)別為大家簡(jiǎn)單介紹一下。
分辨率：
概念：是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的較小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨率時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。分辨率通常理解為A/D轉(zhuǎn)換精度或能感知的較小變化而精度通常指：A/D、傳感電路其它因素等綜合因素，誤差除以顯示所得的百分比。數(shù)字式儀表通常決定于A(yíng)/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)精度是傳感器重復(fù)測(cè)量同一標(biāo)準(zhǔn)值的最大百分誤差，是校準(zhǔn)后衡量準(zhǔn)確程度的指標(biāo)分辨率要優(yōu)于精度幾倍。
靈敏度:
概念：是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值，即輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。傳感器靈敏度是輸出——輸入特性曲線(xiàn)的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線(xiàn)性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。
精度：
概念：是指在真值附近正負(fù)三倍標(biāo)準(zhǔn)差的值與量程之比，是指測(cè)量值與真值的較大差異;分辨率——是值引起示值改變的較小測(cè)量值;應(yīng)與靈敏系數(shù)分開(kāi)(靈敏系數(shù)——指輸出與輸入之比) 一般的國(guó)產(chǎn)溫度傳感器的精度分A、B兩個(gè)級(jí)別，國(guó)標(biāo)規(guī)定如下：根據(jù)傳感器的輸出值與所測(cè)量的溫度的真值的差來(lái)劃分，A級(jí)：不大于±(0.15℃+0.002*傳感器量程)；B級(jí)：不大于±(0.30℃+0.005*傳感器量程)。所以，如果要求測(cè)量精度較高，應(yīng)該選用量程較小的傳感器。分辨率，“通常決定于A(yíng)/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)”，或看其輸出值的最后一位。
通常，傳感器在滿(mǎn)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同。因此。常用滿(mǎn)量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的較大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿(mǎn)量程的百分比表示，則稱(chēng)為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
接下來(lái)為大家介紹兩款工采網(wǎng)國(guó)外進(jìn)口的溫度傳感器，首先是從德國(guó)HLP公司生產(chǎn)的紅外溫度傳感器 - TS318-1B0814，這是一款主要用在非接觸式測(cè)量，功能是將物體發(fā)出的熱輻射轉(zhuǎn)化為電壓輸出。應(yīng)用領(lǐng)域包括電器、醫(yī)療、自動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品、工業(yè)應(yīng)用等。
選擇紅外溫度傳感器的兩點(diǎn)要素：
性能指標(biāo):首先就是量程也就是測(cè)溫范圍，選擇紅外溫度傳感器時(shí)一定要注意到它的量程，只有選擇了適合的量程才能更好的測(cè)量。用戶(hù)的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過(guò)窄,也不要過(guò)寬。其次是要注意傳感器的尺寸，不能選擇過(guò)大也不能太小，必須選擇適合自己的尺寸才能更好的方便測(cè)量，量程和尺寸是選擇傳感器都要注意的，但是選擇紅外溫度傳感器還要確定光學(xué)分辨率、確定波長(zhǎng)范圍、確定響應(yīng)時(shí)間、信號(hào)處理功能等。
工作條件:紅外溫度傳感器所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮、并適當(dāng)解決,否則會(huì)影響測(cè)溫精度甚至引起測(cè)溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠(chǎng)商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。
從法國(guó)Humirel公司進(jìn)口的氣體溫度探頭 - 405系列，熱電偶由兩根不同導(dǎo)線(xiàn)(熱電極)組成，它們的一端是互相焊接的，形成熱電偶的測(cè)量端(也稱(chēng)工作端)。將它插入待測(cè)溫度的介質(zhì)中;而熱電偶的另一端(參比端或自由端)則與顯示儀表相連。如果熱電偶的測(cè)量端與參比端存在溫度差，則顯示儀表將指出熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。溫度探頭一般是熱電偶或者熱電阻，熱電偶溫度變化有電壓變化，熱電阻溫度變化有電阻變化，說(shuō)明是好的。應(yīng)用范圍：溫度計(jì)的配件，探頭。405系列氣體溫度探頭適用于醫(yī)療行業(yè)，恒溫箱溫度，實(shí)驗(yàn)艙溫度，實(shí)驗(yàn)室溫度，烤爐溫度，冰箱溫度等領(lǐng)域。
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溫度傳感器分辨率：有分辨率或者精度達(dá)到0.01°C的溫度傳感器嗎？
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CAT-DCS0010
TE Connectivity
Digital Component Sensors
CAT-DCS00;TSYS02D系列
TSYS02D DIGILENT PMOD
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CAT-DCS0016
TE Connectivity
Digital Component Sensors
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TSYS02D WING BOARDS FOR XPLAINEDPRO
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CAT-DCS0032
TE Connectivity
Digital Component Sensors
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TSYS02D GENERIC C DRIVER
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MSBA06-50
TE Connectivity
Pressure & Temperature Sensor
MS5837-02BA;MS5837;MS5837-02BA06系列
Ultra-small gel filled pressure& temperature sensor,with stainless steel gap.
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3. 商品運(yùn)輸過(guò)程中如遇不可抗拒力因素，如地震、水災(zāi)、旱災(zāi)、疫情等，交期可能有所延長(zhǎng)。
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-00
TE Connectivity
Temperature Sensor
-00系列
Pt Temperature Sensor.Pt Temperature Sensor with 85 mm wire length.
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G-NIMO-004
TE Connectivity
TEMPERATURE SENSOR
TSYS02P系列
TEMPERATURE SENSOR
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G-NIMO-005
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TEMPERATURE SENSOR
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TEMPERATURE SENSOR
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TE Connectivity
NTC TEMPERATURE SENSOR
系列
NTC TEMPERATURE SENSOR
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G-NICO-019
TE Connectivity
溫度傳感器
TSYS01系列
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NB-PTCO-154
TE Connectivity
TEMPERATURE SENSOR
PTFC102T1G0;PT1000系列
Platinum Temperature Sensors 1000 Ohms, 2.0 mm x 2.3 mm, F 0.1 (T=AA), Au-coated Ni-wire
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溫度傳感器分辨率：溫度傳感器的五大參數(shù)
有關(guān)溫度傳感器的知識(shí)，介紹了溫度傳感器的五大參數(shù)，即精度、分辨率、功耗、接口和封裝這五大參數(shù)，幫助大家全面了解溫度傳感器，一起來(lái)學(xué)習(xí)下。
溫度傳感器的參數(shù)
1、精度
數(shù)字溫度傳感器精度表示傳感器讀數(shù)和系統(tǒng)實(shí)際溫度之間的誤差。
在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，精度指標(biāo) 和溫度范圍相對(duì)應(yīng)。通常針對(duì)不同溫度范圍，有數(shù)個(gè)最高精度指標(biāo)。對(duì)于-25～ 100℃溫度范圍來(lái)說(shuō)，±2℃精度是很常見(jiàn)的。AnalogDevice公司的ADT75、Maxim公司的DS75、
2、分辨率
數(shù)字溫度傳感器分辨率是描述傳感器可檢測(cè)溫度變化細(xì)微程度的指標(biāo)。集成于封裝芯片的溫度傳感器本身就是一種模擬傳感器。因此所有數(shù)字溫度傳感器均有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
ADC分辨率將決定器件的總體分辨率，分辨率越高，可檢測(cè)到的溫度變化就越細(xì)微。在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，分辨率是采用位數(shù)和攝氏溫度值來(lái)表示的。當(dāng)采用位數(shù)來(lái)考慮分辨率時(shí)，必須多加注意，因?yàn)樵撝悼赡馨ǚ?hào)位，也可能不包括符號(hào)位。此外，該器件的內(nèi)部電路
可能以不同于傳感器總體溫度范圍的值，來(lái)確定內(nèi)部ADC的滿(mǎn)量程范圍。以攝氏度來(lái)表示的分辨率是一種更直接分辨率值，采用該數(shù)值可進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。現(xiàn)有器 件的分辨率從1℃到0.℃不等。NATIONal公司的LM75通常是一種9位溫度傳感器。關(guān)于前一點(diǎn)，LM75的全工作范圍是-55～ 125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。實(shí)際上，該分辨率被規(guī)定為0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件，其分辨率為0.0625℃。即 使環(huán)境溫度發(fā)生微小變化其也會(huì)提醒微控制器采取相應(yīng)的措施。
3、功耗
大 多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都非常關(guān)心系統(tǒng)的總功耗，電池供電系統(tǒng)尤為如此。對(duì)于這些應(yīng)用領(lǐng)域使用的數(shù)字溫度傳感器來(lái)說(shuō)，規(guī)定功耗必須在整個(gè)系統(tǒng)功率預(yù)算以下。現(xiàn)在 市場(chǎng)上的許多數(shù)字溫度傳感器處于工作狀態(tài)時(shí)，僅消耗微安電流。市場(chǎng)上還有一些具有斷電引腳或斷電寄存器功能的其他器件。
它們?cè)跀嚯姞顟B(tài)下的耗電可能遠(yuǎn)不到 1mA。因?yàn)橄到y(tǒng)監(jiān)控活動(dòng)通常是非連續(xù)的，因此設(shè)計(jì)人員可充分利用“單觸發(fā)”模式的優(yōu)勢(shì)(該模式也是一些數(shù)字溫度傳感器的功能之一)。在“單觸發(fā)”模式 中，該器件的上電時(shí)間剛好完成測(cè)量，接著隨即恢復(fù)斷電模式。利用這種功能，時(shí)間平均耗電量可降至最低。
National公司的 LM70數(shù)字溫度傳感器就是一款采用斷電寄存器的中等低功耗器件。運(yùn)行狀態(tài)下的最大靜態(tài)電流指標(biāo)是490μA，但當(dāng)該器件進(jìn)入關(guān)機(jī)模式時(shí)，電流消耗通常降 至12μA。TI的TMP102采用了“單觸發(fā)”模式，因此設(shè)計(jì)人員可輕松地使該器件處于斷電狀態(tài)，其電流消耗通常低于1μA。即使處于工作狀態(tài)時(shí)，該器 件也僅消耗10μA靜態(tài)電流。
考慮系統(tǒng)功耗時(shí)，另一個(gè)因素是數(shù)字溫度傳感器的電源電壓要求。大多數(shù)溫度傳感器的性能指標(biāo)要求的供 電電壓范圍為2.7～5.5V。有幾款器件(如MAXIM公司的DS75LX)則專(zhuān)門(mén)適于低電壓應(yīng)用，其規(guī)范要求的電壓范圍是1.7V～3.7V。 TMP102的性能要求電壓可低至1.4V。
4、接口
大多數(shù)數(shù)字溫度傳 感器都具有下列兩種接口中的一種：I2C或SPI。I2C接口是一種兩線(xiàn)總線(xiàn)，可用于與.件進(jìn)行通信的多種系統(tǒng)。它通常以400kb/s的速度運(yùn)行，但如 果采用有源終端電路，則可以3.4Mb/s的速度運(yùn)行。該總線(xiàn)要求單線(xiàn)具有上拉加很小。利用溫度傳感器器件上的引腳可將多個(gè)傳感器裝在同一條總線(xiàn)上。一些 器件可在出廠(chǎng)時(shí)擁有不同的地址，便于通過(guò)一臺(tái)I2C主控制器來(lái)控制數(shù)個(gè)相同的器件。當(dāng)需要在系統(tǒng)內(nèi)
若干個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，其作用就顯現(xiàn)出來(lái)了。
SPI是一種三線(xiàn)或四線(xiàn)接口，具體情況視器件間需要單向通信還是雙向通信而定。SPI不支持器件尋址，因此系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)器件都必須擁有與之相連的專(zhuān)門(mén)數(shù)字線(xiàn)路。來(lái)自主系統(tǒng)的這條專(zhuān)線(xiàn)路被稱(chēng)作芯片選擇、芯片使能或從屬選擇，它支持主系統(tǒng)與每個(gè)器件進(jìn)行單獨(dú)通信。
市場(chǎng)上現(xiàn)有的幾款數(shù)字溫度傳感器采用單線(xiàn)接口。這種由Maxim公司最早推出的接口通常被稱(chēng)作“單線(xiàn)”接口。器件、溫度傳感器等使用局限性限制了這種接口的應(yīng)用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“單線(xiàn)”接口的典型數(shù)字溫度傳感器。
5、封裝
數(shù)字溫度傳感器廠(chǎng)商提供了多種封裝選擇，以方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可隨時(shí)找到適于其系統(tǒng)空間限制的封裝。現(xiàn)有封裝類(lèi)型從8引腳SOIC到芯片級(jí)封裝 (CSP)。當(dāng)尺寸限制不是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素時(shí)，較大封裝當(dāng)然是合適的。CSP更適于空間有限的應(yīng)用(如手機(jī))，但在生產(chǎn)方面可能存在困難。新上市的器 件為采用SOT563封裝的器件系列(如TMP102)。它們?cè)趯?shí)際尺寸方面和CSP相似，甚至高度或Z尺寸方面也很相似。但因其是封裝的有引線(xiàn)器件，因 此它們?cè)谏a(chǎn)環(huán)境中更穩(wěn)健。
溫度測(cè)量應(yīng)用非常廣泛，不僅生產(chǎn)工藝需要溫度控制，有些電子產(chǎn)品還需對(duì)它們自身的溫度進(jìn)行測(cè)量，如計(jì)算機(jī)要監(jiān)控CPU的溫度，馬達(dá)控制器要知道功率驅(qū)動(dòng) IC的溫度等等。溫度是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要測(cè)試的參數(shù)，從鋼鐵制造到半導(dǎo)體生產(chǎn)，很多工業(yè)工藝都要依靠溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，溫度傳感器便是應(yīng)用系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)世界之間 的橋梁。
如今，溫度傳感器逐步進(jìn)入數(shù)字化所謂數(shù)字化，可以把溫度物理量和濕度物理量，通過(guò)溫、濕度敏感元件和相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換成方便計(jì)算機(jī)、plc、智能儀表 等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接讀取得數(shù)字量的傳感器。
人們?cè)诓煌牡胤綑z測(cè)溫度，傳感器數(shù)字化給人們帶來(lái)更多的便捷。
