几种无线温度传感器优劣(声表面波等)

声表面波温度传感器及其应用研究与开发声表面波传感器(SAW Sensor)相对于一般的传感器而言具有一系列的优点。

无线无源的声表面波传感器是近年来发展起来的新型传感器，具有优良的性质和广阔的应用前景。

其无线无源的特性也大大拓展了传感器的应用领域，使恶劣环境下的传感监测变得安全可靠。

本课题研究的无线无源声表面波温度传感器主要包含两个方面的内容，一方面研究声表面波温度传感芯片，主要目标是提高芯片的测温精度及可靠性。

同时研究天线，提高信号传输距离。

另一方面研究无线无源温度传感器构成的温度传感系统及其应用，例如如何用于高压变电站高压线路的温度测量，地埋电缆的温度测量等。

本论文研究的重点是测温芯片的设计与制备。

本论文主要介绍声表面波温度传感芯片的基本结构和原理，分析叉指换能器(IDT)理论，分析叉指换能器的理论函数模型，包括函数模型和模态耦合(COM)理论模型等。

论文拟利用窗口函数设计降低旁瓣，提高芯片测温精度。

利用模态耦合理论模型模拟仿真测温芯片。

得到了很好的效果，并依据设计的芯片结构制备了芯片。

本论文编写了声表面波温度传感芯片光刻版图绘制软件，详细说明包括软件的设计思路及其算法实现。

详细介绍软件的操作界面和操作方法，以便将来升级与更新软件。

软件实现了版图绘制功能，能准确快速的将设计的芯片结构绘制成光刻版图，用于后续芯片的加工制备。

本论文利用光刻技术制备测温芯片。

介绍光刻工艺和刻蚀工艺。

芯片制备完成后对芯片进行测试，得出芯片中心频率与设计频率基本相符，旁瓣得到抑制。

并进行了大量的对比测试，如不同加权函数的芯片对比，不同孔径、膜厚的芯片对比，得出海明函数加权优于凯撒函数加权，大孔径芯片优于小孔径芯片等结论。

声表面波无线无源温度监测系统摘要：介绍了一种声表面波无线无源温度监测系统，并和其它测温方案进行比较，它具有安装简单、安全可靠、连续监测等特点，对电网系统中的设备触点具有实时在线温度监测功能。

关键词：声表面波；温度监测，无线无源0 引言近年来，我国快速的现代化发展对电网系统提出了越来越越高的要求，现代电力朝着高电压和大容量发展。

在此背景下，对电网系统的安全运行提出了更高的要求。

随着材料技术、微电子加工技术、信号处理技术等科学技术的飞速发展，使得在声表面波技术基础上研制出的具有体积小以及可靠性高等优点的声表面波器件在电力通讯领域得到了应用。

由于电网系统中的高压开关柜密闭运行，人工巡视无法实现，而它又是电网系统的核心部分之一，它的安全稳定运行非常重要。

作为高压开关柜内的开关触头及母排连接节点更是重要隐患，当其中某个节点发生氧化腐蚀导致接触电阻增大，会使其局部温度升高，从而可能发生火灾等事故，给电网的运行带来无法预料的后果。

对高压开关柜内的触头等位置进行在线温度监测可及时发现异常，从而可提前维护，避免事故发生或者减小损失，提高经济效益和社会效益。

声表面波器件体积小，因此由其研制出的温度传感器，适合不同的安装方式，无线信号传输不受高压开关柜内的结构影响，并且它无须供电，耐压高，高低压隔离，可免除高压击穿的危险，可实现连续不断的温度监测，使其结合计算机技术可以达到高压开关柜内的触头接触点温度在线监测，很好地解决了电网系统中高压开关柜触头接触点测量存在的问题。

1 无线无源温度监测系统1.1 声表面波温度传感器无线测温原理由温度采集器发射一定频率的电磁波信号，经由无线天线由声表面波温度传感器的叉指换能器接收转换成声表面波，再由器件反射器发射回叉指换能器，并重新转换为电磁波信号经由无线天线传回采集器。

如果在声表面波温度传感器表面施加有温度参量的扰动，会引起声波速度的变化，从而引起接收端反射信号的频率或者相位发生相应的变化，实现对待测量的无线检测，声表面波无线测温工作原理见图1。

声表面波传感器的原理及应用综述发表时间：2018-07-05T16:46:14.443Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：宋尔冬李玉玲王辉苗鑫[导读] 摘要：声表面波传感器能将信号集中于基片表面、工作频率高，具有极高的信息敏感精度，能迅速地将检测到的信息转换为电信号输出，具有实时信息检测的特性；另外，声表面波传感器还具有微型化、集成化、无源、低成本、低功耗、直接频率信号输出等优点。

(中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江省哈尔滨市 150001) 摘要：声表面波传感器能将信号集中于基片表面、工作频率高，具有极高的信息敏感精度，能迅速地将检测到的信息转换为电信号输出，具有实时信息检测的特性；另外，声表面波传感器还具有微型化、集成化、无源、低成本、低功耗、直接频率信号输出等优点。

国内目前已经形成了包括声表面波压力传感器、声表面波温度传感器、声表面波生物基因传感器、声表面波化学气相传感器以及智能传感器等多种类型。

关键词：声表面波；传感器；工作原理；应用1声表面波传感器的工作原理1.1声表面波声表面波是一种在固体浅表面进行传播的弹性波，具有多种模式，瑞利波是目前应用最广泛的一种声表面波。

不同类型的声表面波具有不同的特性，利用其制成的传感器可适用于不同场合探测。

1.2声表面波传感器的结构类型声表面波传感器的两种基本构型为延迟线型﹙delayline﹚和谐振型﹙resonator﹚。

延迟线型和谐振型声表面波传感器在结构上均由压电基片、叉指换能器和发射栅共同构成。

延迟线型声表面波传感器通过天线接收正弦激励信号，传递至叉指换能器﹙interdigital transducer，IDT﹚，正弦信号在压电基片激励出声表面波，实现声波和电信号的转换。

声表面波在压电基片上传播经过一段时间延迟到达反射栅，反射栅将部分声波反射回来，反射的声波又通过IDT转换为正弦激励信号，从而实现电声转换。

谐振型声表面波传感器将IDT置于2个全反射的反射栅间。

声表面波无线无源温度监测系统0 引言近年来，我国快速的现代化发展对电网系统提出了越来越越高的要求，现代电力朝着高电压和大容量发展。

在此背景下，对电网系统的安全运行提出了更高的要求。

随着材料技术、微电子加工技术、信号处理技术等科学技术的飞速发展，使得在声表面波技术基础上研制出的具有体积小以及可靠性高等优点的声表面波器件在电力通讯领域得到了应用。

由于电网系统中的高压开关柜密闭运行，人工巡视无法实现，而它又是电网系统的核心部分之一，它的安全稳定运行非常重要。

作为高压开关柜内的开关触头及母排连接节点更是重要隐患，当其中某个节点发生氧化腐蚀导致接触电阻增大，会使其局部温度升高，从而可能发生火灾等事故，给电网的运行带来无法预料的后果。

对高压开关柜内的触头等位置进行在线温度监测可及时发现异常，从而可提前维护，避免事故发生或者减小损失，提高经济效益和社会效益。

声表面波器件体积小，因此由其研制出的温度传感器，适合不同的安装方式，无线信号传输不受高压开关柜内的结构影响，并且它无须供电，耐压高，高低压隔离，可免除高压击穿的危险，可实现连续不断的温度监测，使其结合计算机技术可以达到高压开关柜内的触头接触点温度在线监测，很好地解决了电网系统中高压开关柜触头接触点测量存在的问题。

1 无线无源温度监测系统1.1 声表面波温度传感器无线测温原理由温度采集器发射一定频率的电磁波信号，经由无线天线由声表面波温度传感器的叉指换能器接收转换成声表面波，再由器件反射器发射回叉指换能器，并重新转换为电磁波信号经由无线天线传回采集器。

如果在声表面波温度传感器表面施加有温度参量的扰动，会引起声波速度的变化，从而引起接收端反射信号的频率或者相位发生相应的变化，实现对待测量的无线检测，声表面波无线测温工作原理见图1。

1.2 系统硬件结构声表面波无线无源温度监测系统由温度传感器、温度采集器、测温主控制端组成，如图2所示。

温度传感器是触点的温度感知元件，安装在被监测的触点处。

声表面波传感器的应用发布时间：2021-08-06T02:34:49.855Z 来源：《教育学文摘》2021年6月总第374期作者：逄珂李英棣邓海峰张健傅伟[导读] 抗干扰能力强数字化、易批量生产、体积小、重量轻、功耗低等众多优点，应用十分广泛。

91206部队山东青岛266100摘要：声表面波传感器是一种利用声表面波芯片作为传感元件，以声表面波速度或频率的变化来表征被测量的传感器。

它具有灵敏度高，性能稳定等优点，由于声表面波传感器是由压电材料构成，使得这种传感器具有优良的抗高压及电磁辐射能力，其工作环境取决于压电材料和金属膜的耐受程度，选用的材料合适，就可工作于极端环境，本文主要对声表面波传感器的部分实际应用进行综述。

关键词：声表面波传感器应用声表面波简称SAW(Surface Acoustic Wave)是一种沿弹性基体表面传播的声波，任何固体表面都存在这一现象。

某些外界因素(温度、压力、加速度、磁场、电压等)对SAW的传播参数都会造成影响，根据这些影响与外界因素之间的关系，可以研制出测量各种物理、化学参数的SAW传感器，该类传感器具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强数字化、易批量生产、体积小、重量轻、功耗低等众多优点，应用十分广泛。

一、温度传感器应用表面波速度取决于温度，并由用于制造声波传感器的结晶材料的取向和类型决定。

振荡频率由叉指换能器周期和波速决定，当外界温度改变时，其振荡频率也会改变。

df/f=dv/v-dl/l (9)对于普通的晶体材料，温度的变化对材料长度的影响不大，所以温度对速率的影响主要是由声表面波波速随温度变化而引起的。

基于SAW延迟线振荡器的温度传感器具有毫秒级分辨率、良好的线性度和低滞后。

但是，SAW传感器对质量负载非常敏感，因此SAW温度传感器必须密封在密封包装中。

最近，据报道，一个124-MHz ST切割石英SSBW温度传感器的温度系数为32ppm/℃，分辨率为0.22℃。

一、模块温度传感器：模块温度传感器用于测量变频模块（IGBT或IPM）的温度，目前用的感温头的型号是602F-3500F，基准电阻为25℃对应电阻6KΩ±1%。

1、常数B值为4100K±3%，基准电阻为25℃对应电阻10KΩ±3%。

温度越高，阻值越小;温度越低，阻值越大。

离25℃越远，对应电阻公差范围越大;在0℃和55℃对应电阻公差约为±7%;而0℃以下及55℃以上，对于不同的供应商，电阻公差会有一定的差别。

除个别老产品外，美的空调电控使用的室温管温传感器均使用这种类型的传感器。

2、常数B值为3470K±1%，基准电阻为25℃对应电阻5KΩ±1%。

同样，温度越高，阻值越小;温度越低，阻值越大。

离25℃越远，对应电阻公差范围越大。

二、排气温度传感器：排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度，常数B值为3950K±3%，基准电阻为90℃对应电阻5KΩ±3%。

三、室温管温传感器：室温传感器用于测量室内和室外的环境温度，管温传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。

室温传感器和管温传感器的形状不同，但温度特性基本一致。

按温度特性划分，目前常用的室温管温传感器有二种类型：当然，除了以上三种常见的温度传感器外，还有其他类型也是经常性使用的，如热电阻：PT100、PT1000、Cu50、Cu100;热电偶：B、E、J、K、S等。

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一文看懂温度传感器的种类及优缺点（温度传感器）是温度测量仪表的核心部分，品种繁多，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。

接触式温度传感器接触式温度传感器的（检测）部分与被测对象有良好的接触，通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。

一般测量精度较高。

在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。

但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差。

常用的接触式温度传感器有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。

非接触式温度传感器非接触式温度传感器与被测对象互不接触，可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。

最常用的非接触式温度传感器的（工作原理）是基于黑体辐射基本定律的辐射测温法。

辐射测温法包括亮度法（见（光学）高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。

各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。

只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。

而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。

其中（红外）测温（传感器）是特别常见的一种。

红外传感器接收到物体发出的能量后，通过其光学系统，可将红外能量转换成电（信号），然后将其转换为温度值。

生活中常见四大温度传感器温度传感器是最常用的传感器之一，所有类型的设备都使用温度传感器，包括计算机，汽车，厨房用具，空调和家用恒温器。

最常见的温度传感器主要分四种，包括热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器，其中IC温度传感器又包括（模拟）输出和数字输出两种类型。

4类常见温度传感器特性，来源：（Digi-Key）在（工业）设施内，90％以上甚至更多的温度监测都由热电阻（RTD）和热电偶（T/C）完成。

热电偶：测温范围广，便宜热电偶由两条不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起，组成回路。

10kV高压开关柜无线测温技术发布时间：2022-11-11T07:07:39.811Z 来源：《新型城镇化》2022年21期作者：阳康[导读] 本文选择KYN型开关柜作为研究对象，而K、Y、N分别是铠装式金属封闭开关设备、移动式结构以及户内装置。

国网湖北省电力有限公司潜江市供电公司湖北潜江 433100摘要：在电力系统当中，10kV高压开关柜是一项非常关键的内容，其运行质量会对整个电力系统的安全、稳定运行造成直接的影响，但在实际运行中，受到诸多因素的影响，10kV高压开关柜非常容易出现发热故障，从而对其正常运行造成不利影响。

而为了对这种情况加以改善，还需要利用无线测温技术对10kV高压开关柜进行实时的监测，使故障隐患能够及时的排除，这对于电力系统的安全、稳定运行具有非常重要的意义，所以，有必要针对相关内容进行深入的研究。

关键词：电气设备；高压开关柜；无线测温技术一、10kV高压开关柜无线测温系统的整体设计1.1整体设计本文选择KYN型开关柜作为研究对象，而K、Y、N分别是铠装式金属封闭开关设备、移动式结构以及户内装置。

根据10kV高压开关柜的安全运行需求，10kV高压开关柜的整体设计必须从体积、绝缘性能、成本以及可靠性等方面给予考虑。

针对系统的设计分析，主要由3部分组成，即高压测发射端、低压侧接收端以及上位机数据处理控制。

这一设计考虑到KYN型开关柜所具备的6个梅花触头，并提供了蓝牙数据传输通道。

由于选取了CT互感器作为高压侧电源，DS18B20温度传感器测量触头温度，系统由此能够准确反映触头温度变化。

1.2温度传感器的选择一般工业场所使用的温度传感器主要有热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、热敏电阻温度传感器以及集成温度传感器等。

整合多个传感器可以发现，每一个传感器自身都有明确的温度测量范围。

明确的温度测量范围值，可以认知其传感器的适应温度环境的变化程度。

结合设计成本和难度，绝大多数10kV高压开关柜无线测温系统都会选择应用DS18B20温度传感器。