傳感新品

【浙江大學(xué)：研發(fā)石墨烯/碳納米管/PDMS復(fù)合材料的柔性水生觸覺(jué)傳感器】

成果簡(jiǎn)介

水下對(duì)各種力的感知在水上探險(xiǎn)活動(dòng)中具有重要意義，而柔性觸覺(jué)傳感器的實(shí)現(xiàn)面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。本文，浙江大學(xué)汪延成 教授 團(tuán)隊(duì)在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊發(fā)表名為“Waterproof and Flexible Aquatic Tactile Sensor with Interlocked Ripple Structures for Broad Range Force Sensing”的論文，研究介紹了一種基于防水石墨烯（GR）/碳納米管（CNT）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）復(fù)合材料的新型柔性水下觸覺(jué)傳感器。所制備的石墨烯/碳納米管/PDMS 復(fù)合材料具有優(yōu)異的疏水和機(jī)電性能，水接觸角超過(guò) 134°，測(cè)量系數(shù)高達(dá)2296，是水下大范圍力傳感的理想壓阻傳感材料。所提出的觸覺(jué)傳感器具有3×3個(gè)傳感單元，并采用雙互鎖水波紋結(jié)構(gòu)來(lái)提高靈敏度和力檢測(cè)范圍。

制成的觸覺(jué)傳感器具有兩種不同的靈敏度：在 0.062-150 kPa 時(shí)靈敏度高，為 0.0338 kPa-1；在 150-450 kPa 時(shí)靈敏度低，為 0.00357 kPa-1。此外，該傳感器在水生環(huán)境中表現(xiàn)出卓越的電阻響應(yīng)、快速動(dòng)態(tài)恢復(fù)以及機(jī)械和電氣穩(wěn)定性。然后，將水生觸覺(jué)傳感器佩戴在人的手掌上，檢測(cè)抓取不同形狀和硬度的物體時(shí)接觸力的分布和變化，展示了所開(kāi)發(fā)的水生觸覺(jué)傳感器在水下應(yīng)用于大范圍力傳感的潛力。

圖文導(dǎo)讀

圖1、柔性水生觸覺(jué)傳感器示意圖

圖2、觸覺(jué)傳感器的制造程序

圖3、a-c） GR/CNT/PDMS納米復(fù)合材料和d-f）AgNF/PDMS納米復(fù)合材料的橫截面和前視圖形貌。

圖4、GR/CNT/PDMS復(fù)合材料的性能

圖5、觸覺(jué)傳感器水下測(cè)試的傳感性能

圖6、a） 佩戴在手掌上的水生觸覺(jué)傳感器的照片;b） 掃描電路原理圖。

圖7、用于水下抓取應(yīng)用的水生觸覺(jué)傳感器

小結(jié)

綜上所述，我們提出了一種新型柔性水上觸覺(jué)傳感器，該傳感器采用雙互鎖水波紋結(jié)構(gòu)，以提高其力感應(yīng)靈敏度和范圍。我們制備了防水的 GR/CNT/PDMS 復(fù)合材料作為傳感材料，并使用 PPMS 改善了 GRs 和 CNTs 在 PDMS 基材中的分散性。材料測(cè)試表明，GR/CNT/PDMS 復(fù)合材料具有優(yōu)異的疏水性能，即使在 40% 的拉伸應(yīng)變下，水接觸角也超過(guò) 134°。在 128%的拉伸應(yīng)變下，復(fù)合材料的 GF 值為 2296，遠(yuǎn)高于 AgNF/PDMS 電極在 140% 拉伸應(yīng)變下的12GF 值。表征測(cè)試表明，水生觸覺(jué)傳感器具有兩種靈敏度，可進(jìn)行廣泛的力感應(yīng)：在 0.062-150kPa 時(shí)靈敏度高，為 0.0338kPa-1；在 150-450 kPa 時(shí)靈敏度低，為 0.00357kPa-1。

此外，該觸覺(jué)傳感器還具有良好的電阻響應(yīng)、快速恢復(fù)和穩(wěn)定的水下重復(fù)性。水下物體抓取實(shí)驗(yàn)表明，所開(kāi)發(fā)的水下觸覺(jué)傳感器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)抓取不同形狀和硬度物體時(shí)的接觸力分布。在今后的工作中，將進(jìn)行水下觸覺(jué)傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以便與水下機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，并將水下觸覺(jué)傳感器應(yīng)用于深水下的物體操作。

傳感動(dòng)態(tài)

【市場(chǎng)空間或達(dá)200億元！智能駕駛汽車布局加速，激光雷達(dá)需求大增】

（央視財(cái)經(jīng)《正點(diǎn)財(cái)經(jīng)》）日前，工信部等四部門聯(lián)合印發(fā)通知，部署開(kāi)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點(diǎn)工作，具備量產(chǎn)條件的L3、L4級(jí)別智能駕駛汽車可在限定區(qū)域內(nèi)開(kāi)展上路通行試點(diǎn)。這也明確了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展方向和未來(lái)商業(yè)化的路徑。

在上海嘉定區(qū)的一家智能駕駛技術(shù)公司的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，工程師正在對(duì)最新的無(wú)人駕駛汽車進(jìn)行最后一輪標(biāo)定。負(fù)責(zé)人告訴記者，這批自動(dòng)駕駛系統(tǒng)驗(yàn)證完成后，將申請(qǐng)投入到無(wú)人駕駛試驗(yàn)區(qū)試運(yùn)行。

目前量產(chǎn)的智能駕駛系統(tǒng)多為L(zhǎng)2級(jí)，主要能實(shí)現(xiàn)實(shí)際場(chǎng)景下的輔助駕駛員，而L3、L4級(jí)智能駕駛系統(tǒng)，則強(qiáng)調(diào)車輛在多場(chǎng)景下的自主駕駛功能和預(yù)判駕駛策略。它主要是以激光雷達(dá)為主導(dǎo)的數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)和高清攝像頭構(gòu)建的視覺(jué)體系相融合，再通過(guò)車路協(xié)同等方式實(shí)現(xiàn)智能駕駛。其中，激光雷達(dá)是汽車深度感知系統(tǒng)的最關(guān)鍵設(shè)備之一，隨著L3、L4級(jí)智能駕駛政策落地，激光雷達(dá)的市場(chǎng)需求進(jìn)一步放量。

某智能駕駛公司副總裁 黃俊：現(xiàn)在是有4顆激光雷達(dá)，有4顆毫米波雷達(dá)以及7顆攝像頭。傳感器數(shù)量從L2級(jí)到L4級(jí)，有一個(gè)2到3倍的增加。

需求持續(xù)釋放 激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模有望增長(zhǎng)

過(guò)去，激光雷達(dá)因其構(gòu)造復(fù)雜，工作環(huán)境要求苛刻等因素，單顆售價(jià)就高達(dá)幾十萬(wàn)元，而近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)的多輪迭代和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)，成本和售價(jià)也不斷下降。

浙江杭州的一家量產(chǎn)激光雷達(dá)的工廠負(fù)責(zé)人介紹，今年三季度開(kāi)始，他們的激光雷達(dá)訂單排到了年底。

某激光雷達(dá)公司制造總監(jiān) 朱曉峰：基本實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備24小時(shí)一直在跑。我們現(xiàn)在的年產(chǎn)能在50萬(wàn)臺(tái)左右。

記者了解到，能支持L3、L4級(jí)智能駕駛的激光雷達(dá)中，360度機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)雖然性能優(yōu)異，但由于體積大、成本較高，目前只在特定駕駛場(chǎng)景下使用。而半固態(tài)和固態(tài)激光雷達(dá)，雖然探測(cè)角度較窄，但由于集成化程度較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本在逐年下降，讓大規(guī)模量產(chǎn)成為可能。

業(yè)內(nèi)人士表示，激光雷達(dá)彌補(bǔ)了攝像頭等傳感器的不足，目前L3、L4級(jí)智能駕駛趨勢(shì)加速，各家車企也在為高階智能駕駛汽車量產(chǎn)提前布局，激光雷達(dá)行業(yè)將持續(xù)放量。

東北證券研究所汽車行業(yè)首席分析師 邢重陽(yáng)：后續(xù)帶有高級(jí)別智能駕駛的車型的放量，有望拉動(dòng)整個(gè)激光雷達(dá)行業(yè)的出貨量。激光雷達(dá)在未來(lái)的兩三年，整個(gè)市場(chǎng)空間有望達(dá)到200億元以上。

【中國(guó)工程院院士：“光纖傳感應(yīng)用，我們?cè)趪?guó)內(nèi)外都是最厲害的”】

45年前，當(dāng)美國(guó)人剛提出光纖傳感這個(gè)概念，姜德生已做出了產(chǎn)品——光纖風(fēng)壓計(jì)，解決了國(guó)家發(fā)展的需求。

45年來(lái)，姜德生建成了從基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)到工程應(yīng)用的全鏈條研發(fā)平臺(tái)。他常謙虛地說(shuō)：“發(fā)文章，我們?cè)趪?guó)內(nèi)都排不上號(hào)，但是說(shuō)起光纖傳感的應(yīng)用，我們?cè)趪?guó)內(nèi)外都是最厲害的。”

11日晚，武漢理工大學(xué)隆重舉辦第三屆“卓越之光”理工故事展演會(huì)。不懈地追“光”者姜德生院士、96歲退休教授徐長(zhǎng)佑、杭州亞運(yùn)會(huì)女子跳遠(yuǎn)冠軍熊詩(shī)麒等，8個(gè)動(dòng)人故事澎湃著卓越的理工精神和理工力量。

■院士親自下礦井

21世紀(jì)初，我國(guó)煤礦瓦斯爆炸事故頻發(fā)，造成了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。瓦斯爆炸事故的主要原因是瓦斯氣體傳感技術(shù)落后，為解此燃“煤”之急，姜德生院士曾先后多次到煤礦實(shí)地調(diào)研。

“卓越之光”理工故事展演現(xiàn)場(chǎng)，姜德生院士團(tuán)隊(duì)王洪海教授講述，有一次在鄭煤集團(tuán)某煤礦，姜院士說(shuō)：“現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，必須到環(huán)境最惡劣、最危險(xiǎn)的地方?！彼麍?jiān)持親自到具有高瓦斯突出危險(xiǎn)的掘進(jìn)作業(yè)面實(shí)地考察。

姜德生先是乘升降罐籠下到200米深礦井，再蹲騎“猴車”乘纜索下行至巷道，然后繼續(xù)徒步行走將近2公里才到達(dá)作業(yè)面。行走途中，耳畔不時(shí)傳來(lái)煤巖斷裂發(fā)出的“嘭嘭咚咚”聲響，這是瓦斯氣體涌出煤層噗噗冒起的水泡聲，其危險(xiǎn)程度不言而喻。還有礦井通風(fēng)巨大的風(fēng)力夾裹著煤粉沙礫生疼地打在臉上、鉆入眼睛里。

這一年姜德生院士58歲，就在這樣惡劣又危險(xiǎn)的環(huán)境下，他與煤礦技術(shù)人員探討實(shí)驗(yàn)方案。他無(wú)懼危險(xiǎn)、無(wú)畏困難、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)感動(dòng)了在場(chǎng)的所有人員。陪同的省煤炭廳領(lǐng)導(dǎo)感慨地說(shuō)：“我們經(jīng)常跟高校和科研院所合作研究，從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)教授親自下井，更何況是院士。他是腳踏實(shí)地，把論文寫在祖國(guó)大地上?！?/p>

■他將產(chǎn)品做到進(jìn)口價(jià)1/10

光柵波長(zhǎng)解調(diào)模塊是光纖傳感設(shè)備最核心的器件，被國(guó)外某公司壟斷，他們享有定價(jià)權(quán)，指頭蓋大小的東西，比黃金還貴，哪怕是大批量采購(gòu)也不降價(jià)。這樣被別人“卡脖子”，姜德生感到很憋屈，他下定決心自己研發(fā)。

三年艱苦攻關(guān)，姜德生另辟蹊徑，做了一個(gè)新原理的調(diào)解模塊，價(jià)格還不到進(jìn)口價(jià)格的1/10。后來(lái)，該公司主管曾三次找姜院士主動(dòng)提出降價(jià)，希望還采購(gòu)他們的模塊，這次姜院士婉言謝絕了他們。

范典教授講述了另一個(gè)故事。2005年他剛畢業(yè)留校就參加了姜德生帶領(lǐng)的油罐和隧道的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。當(dāng)時(shí)新建的秦嶺終南山隧道是國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的隧道——雙洞18.2公里。業(yè)主單位在火災(zāi)探測(cè)產(chǎn)品的招標(biāo)中安排了一個(gè)擂臺(tái)賽。主辦方找了一段試驗(yàn)隧道，各家都裝上自己的產(chǎn)品，做點(diǎn)火試驗(yàn)。

在火災(zāi)中，報(bào)警時(shí)間短是王道，響應(yīng)越早意味著危險(xiǎn)越小、損失越少。姜德生團(tuán)隊(duì)的報(bào)警響應(yīng)不僅最快，還實(shí)現(xiàn)了20km無(wú)中繼的火災(zāi)探測(cè)?！凹词顾淼览锿ｋ娏硕伎梢哉９ぷ?，這些都是國(guó)外的技術(shù)無(wú)法比擬的?！狈兜湔f(shuō)。

后來(lái)業(yè)主還是不放心，雙洞隧道，姜德生團(tuán)隊(duì)和國(guó)外公司，各中標(biāo)一條隧道。但國(guó)外產(chǎn)品安裝后一直無(wú)法通過(guò)消防驗(yàn)收，三年后，他們的設(shè)備也被拆除，更換為姜德生團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品。從那之后，國(guó)外的光纖火災(zāi)探測(cè)產(chǎn)品逐步退出了中國(guó)市場(chǎng)。

“現(xiàn)在我們的火災(zāi)探測(cè)產(chǎn)品已經(jīng)累計(jì)裝備了30000km的公路隧道，3000個(gè)大型油罐等?！狈兜湔f(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)還孵化了光纖傳感領(lǐng)域首家上市公司——理工光科，為學(xué)校創(chuàng)收上億元。

面對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略需求，面向工程應(yīng)用的需求，姜德生院士團(tuán)隊(duì)孜孜不倦，一次次帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)破解“卡脖子”技術(shù)，為光纖傳感設(shè)備配上“中國(guó)芯”。姜德生還將大容量光柵陣列傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功運(yùn)用到“鄂州花湖機(jī)場(chǎng)智能跑道系統(tǒng)”，這也是世界首條實(shí)現(xiàn)全時(shí)全域監(jiān)測(cè)的智能跑道。

【韓國(guó)、荷蘭組建“芯片聯(lián)盟”：阿斯麥與三星將共建芯片研究中心】

當(dāng)?shù)貢r(shí)間周二(12月12日)，阿斯麥與三星電子簽署了一項(xiàng)備忘錄，將共同投資1萬(wàn)億韓元(約合7.04億歐元)，在韓國(guó)建立研究中心，利用下一代極紫外(EUV)***研究超精細(xì)芯片制造工藝。

這一事件的背景是，尹錫悅從周一起對(duì)荷蘭進(jìn)行為期4天的國(guó)事訪問(wèn)。根據(jù)日程，當(dāng)?shù)貢r(shí)間周二，尹錫悅將與荷蘭國(guó)王威廉·亞歷山大、三星電子會(huì)長(zhǎng)李在镕和SK集團(tuán)會(huì)長(zhǎng)崔泰源共同走訪半導(dǎo)體設(shè)備制造商阿斯麥總部，與該公司現(xiàn)任首席執(zhí)行官彼得·溫寧克參觀主要設(shè)施，并探討加強(qiáng)芯片供應(yīng)鏈和技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域合作的方案。

這也是1961年兩國(guó)建交以來(lái)，韓國(guó)總統(tǒng)首次對(duì)荷蘭進(jìn)行國(guó)事訪問(wèn)。尹錫悅抵達(dá)荷蘭后，受到荷蘭王室和政府官員的歡迎。

阿斯麥?zhǔn)侨蛭ㄒ荒苌a(chǎn)EUV***的廠商，而三星電子和SK海力士都是阿斯麥的主要客戶，按銷售額計(jì)算，韓國(guó)是阿斯麥的第二大市場(chǎng)。韓國(guó)總統(tǒng)室稱，尹錫悅將成為首位參觀荷蘭“無(wú)塵室”生產(chǎn)設(shè)施的外國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人。

在阿斯麥總部舉行的會(huì)議上，阿斯麥與三星電子簽署諒解備忘錄，將在韓國(guó)共建芯片研究中心；此外，阿斯麥還與SK海力士簽署了一項(xiàng)協(xié)議，將合作開(kāi)發(fā)旨在降低芯片制造能耗的技術(shù)。

韓國(guó)官方聲稱，此次阿斯麥與三星電子的合作，使韓國(guó)在超精細(xì)芯片制造技術(shù)方面又領(lǐng)先了一步，并預(yù)計(jì)阿斯麥與SK海力士的交易將為韓國(guó)帶來(lái)一個(gè)更加環(huán)保的芯片制造設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)。

尹錫悅表示：“韓國(guó)和荷蘭之間的合作范圍正在擴(kuò)大，從防務(wù)和安全等戰(zhàn)略領(lǐng)域擴(kuò)大到經(jīng)濟(jì)和文化交流，以及尖端科學(xué)和技術(shù)交流。隨著此次訪問(wèn)期間許多協(xié)議和諒解備忘錄的簽署，韓國(guó)與荷蘭的關(guān)系將進(jìn)一步深化。”

尹錫悅在接受采訪時(shí)說(shuō)，半導(dǎo)體是韓荷兩國(guó)關(guān)系的“關(guān)鍵”，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“在戰(zhàn)略上比以往任何時(shí)候都更加重要，這使得這次對(duì)荷蘭的訪問(wèn)特別有意義”。

他表示，他對(duì)阿斯麥的訪問(wèn)將標(biāo)志著兩國(guó)關(guān)系的“關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)”，而討論芯片合作會(huì)是他訪荷行程的重中之重。

韓國(guó)貿(mào)易部長(zhǎng)Ahn Duk-geun表示：“今天是半導(dǎo)體制造強(qiáng)國(guó)韓國(guó)和荷蘭重新結(jié)盟的一天。新的雙邊伙伴關(guān)系將使全球芯片供應(yīng)鏈更加穩(wěn)固，并將刺激更多的技術(shù)創(chuàng)新?！?/p>

【IBM、美光、應(yīng)用材料、東京電子宣布合作建設(shè) High-NA EUV 研發(fā)中心】

12 月 12 日消息，今天早些時(shí)候，紐約州長(zhǎng)凱西?霍楚爾（Kathy Hochul ）宣布與 IBM、美光、應(yīng)用材料、東京電子（東京威力科創(chuàng)）等半導(dǎo)體巨頭達(dá)成合作，投資 100 億美元，在紐約州 Albany NanoTech Complex 建設(shè)下一代 High-NA EUV 半導(dǎo)體研發(fā)中心。

▲ 圖源：IBM

根據(jù)聲明，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該設(shè)施建設(shè)的非營(yíng)利性機(jī)構(gòu) NY Creates 將利用 10 億美元州政府資金向 ASML 采購(gòu) TWINSCAN EXE:5200 ***。

紐約州表示，一旦機(jī)器安裝完畢，該項(xiàng)目及其合作伙伴將開(kāi)始研究下一代芯片制造。官方聲明指出，該項(xiàng)目將創(chuàng)造 700 個(gè)工作崗位，并帶來(lái)至少 90 億美元的私人投資。

此外，官方還強(qiáng)調(diào)，這將是北美第一個(gè)也是唯一一個(gè)擁有 High-NA EUV 光刻系統(tǒng)的公有研發(fā)中心，將為開(kāi)發(fā)和生產(chǎn) 2nm 節(jié)點(diǎn)甚至更先進(jìn)的芯片鋪平道路。

▲ 圖源：IBM

【如何選擇溫度傳感器？】

溫度傳感器種類繁多，應(yīng)用也極為廣泛，在我們?nèi)粘Ｋ璧钠嚒?a href="http://www.brongaenegriffin.com/soft/data/39-96/" target="_blank">消費(fèi)電子、家用電器等產(chǎn)品上都存在一個(gè)至數(shù)個(gè)溫度傳感器。較比其他種類傳感器，溫度傳感器出現(xiàn)的最早，相繼出現(xiàn)了熱電偶傳感器、RTD鉑電阻和集成半導(dǎo)體溫度傳感器等多種溫度傳感器，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，新型溫度傳感器還在不斷涌現(xiàn)。

常用測(cè)溫方案對(duì)比

溫度傳感器的使用非常廣泛，大到工業(yè)過(guò)程控制中的溫度變送器，小到家庭必備的電子體溫計(jì)都需要通過(guò)溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)，但在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，所采用的測(cè)溫方案是不同的。

根據(jù)測(cè)溫原理，測(cè)溫方案主要有如下幾大類：

熱電偶

鉑電阻RTD

熱敏電阻NTC

CMOS溫度傳感器

熱電偶溫度范圍最寬，可達(dá)-200℃~2000℃，使用時(shí)需要外部參考端，較為復(fù)雜。鉑電阻RTD精度高，范圍范圍也比較寬，但成本較高，外圍電路復(fù)雜。NTC熱敏電阻成本較低，但精度有限，本身具有溫度系數(shù)大和非線性輸出的特點(diǎn)。CMOS溫度傳感器又稱為IC溫度傳感器，包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。與上述三種溫度傳感器相比，CMOS溫度傳感器具有非常高的線性度，低系統(tǒng)成本，功能集成度高，外圍簡(jiǎn)單，能支持?jǐn)?shù)字輸出，主要缺點(diǎn)是測(cè)溫范圍一般集中在-40℃~125℃，較為局限。

用一張圖表來(lái)對(duì)比，更加直觀：

通過(guò)以上對(duì)比，大家已經(jīng)了解了幾種測(cè)溫方案的差異，這些差異也決定了不同的應(yīng)用場(chǎng)景。熱電偶和RTD兩種方案測(cè)溫范圍寬，使用復(fù)雜，所以基本局限在工業(yè)應(yīng)用。熱敏電阻NTC因?yàn)榈统杀竞拖鄬?duì)易于使用的優(yōu)點(diǎn)使其應(yīng)用非常廣泛，例如汽車上的水溫、油溫、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度、缸內(nèi)溫度到尾氣溫度，家電和小家電中的空調(diào)、冰箱電飯煲等等這些都是NTC的主戰(zhàn)場(chǎng)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的環(huán)境溫度測(cè)量、水溫探頭，電子體溫計(jì)等也都是采用以NTC為主的測(cè)溫方案。

CMOS數(shù)字溫度傳感器過(guò)去主要以IC形態(tài)存在，采用標(biāo)準(zhǔn)IC的SOP8腳封裝，用在電子產(chǎn)品中的板級(jí)測(cè)溫，比如硬盤、主板上，輸出信號(hào)以I2C接口為主，也有部分采用模擬電壓輸出。隨著摩爾定律的發(fā)展，基于CMOS工藝的數(shù)字溫度傳感器性能越來(lái)越好，成本也越來(lái)越低。

下面我們就介紹一下集中溫度傳感器的典型產(chǎn)品：

熱電偶傳感器

熱電偶傳感器包含兩種不同的金屬，二者通過(guò)熱電偶接點(diǎn)在一端結(jié)合在一起。當(dāng)熱電偶接點(diǎn)與導(dǎo)線另一端處于不同的溫度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生毫伏信號(hào)，且接點(diǎn)處就是測(cè)量溫度之處。這兩種金屬產(chǎn)生的電壓較小，可以通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量和解讀。兩種金屬各自絕緣，有一個(gè)外涂層來(lái)保持密切的雙線結(jié)構(gòu)。

鉑電阻溫度傳感器：

RTD傳感器根據(jù)0°C時(shí)的標(biāo)稱電阻、電阻溫度系數(shù)和公差等級(jí)來(lái)指定。

標(biāo)稱電阻是傳感元件在0°C時(shí)的電阻。例如，在pt100 RTD中，0°C時(shí)的標(biāo)稱電阻為100歐姆，材料為鉑。電阻溫度系數(shù)是電阻隨溫度每單位變化的變化，該值應(yīng)盡可能高。鉑金的電阻溫度系數(shù)等于0.00392。這意味著，溫度每變化1℃，鉑絲的電阻將變化0.00392歐姆。

公差等級(jí)是RTD在標(biāo)稱溫度即0°C下的精度。IEC751中對(duì)鉑RTD進(jìn)行了定義。ptRTD 在0°C時(shí)的精度為±0.3°C。RTD元件由鉑、銅或鎳制成。鎳鐵合金也用作傳感元件，其導(dǎo)熱率與鎳相似，但電阻率是鎳的兩倍。

熱敏電阻NTC

NTC熱敏電阻是指具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。是使用單一高純度材料、具有 接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷。因此，在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，還具有電阻值、 溫度特性波動(dòng)小、對(duì)各種溫度變化響應(yīng)快的特點(diǎn)，可進(jìn)行高靈敏度、高精度的 檢測(cè)。

CMOS溫度傳感器

CMOS溫度傳感器利用CMOS晶體管的溫度特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量。在CMOS晶體管中,晶體管的閾值電壓與溫度成反比。利用這個(gè)特性,可以通過(guò)測(cè)量晶體管的閾值電壓來(lái)得到溫度值。具體來(lái)說(shuō),CMOS溫度傳感器由一串串聯(lián)的CMOS晶體管組成,這些晶體管的寬度和長(zhǎng)度相同,且都是相同類型的晶體管。通過(guò)在不同的晶體管上加上不同的電流,可以使得每個(gè)晶體管的閾值電壓與溫度呈線性關(guān)系。通過(guò)測(cè)量這些晶體管的閾值電壓,可以得到溫度的近似值。ST推出了最新TMOS傳感器STHS34PF80。TMOS傳感器是基于CMOS技術(shù)，利用在自然界中，任何高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物體就存在分子和原子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，物體都在不斷地向外釋放紅外輻射能量。輻射能量的大小及其波長(zhǎng)與物體表面的溫度有著密切的關(guān)系，TMOS傳感器通過(guò)測(cè)量FOV范圍內(nèi)的物體隨著溫度的變化，判斷輻射的能量值及波長(zhǎng)，來(lái)判斷物體的存在狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。可以測(cè)量物體的絕對(duì)溫度，5-20um的紅外輻射。廣泛應(yīng)用于智能家居、樓宇、節(jié)能燈控、工業(yè)溫度狀況監(jiān)測(cè)、IoT等。

MEMS溫度傳感器IC

該傳感器配有一個(gè)全新設(shè)計(jì)的ASIC專用芯片、一個(gè)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的MEMS電容式濕度傳感元件和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的片上溫度傳感元件，其性能已經(jīng)大大提升甚至超出了前一代傳感器的可靠性水平，新一代溫濕度傳感器，響應(yīng)迅速、抗干擾能力更強(qiáng)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)使其在惡劣環(huán)境下的性能更穩(wěn)定。這種傳感器可廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、除濕器、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、消費(fèi)品、汽車、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)、醫(yī)療及其它相關(guān)濕度檢測(cè)控制等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇