传感器调研报告
第1篇：湿度传感器调研报告
目录
一、湿度传感器原理 .........2 1、氯化锂湿度传感器.2 2、碳湿敏元件 2 3、氧化铝湿度计.........3 4、陶瓷湿度传感器.....3 二、湿度及其表示方法.....3 1、绝对湿度....3 2、相对湿度....4 三、湿度传感器的性能特点及产品分类...4 四、湿度传感器典型产品的技术指标.......5 五、各类湿度传感器特性曲线......6 六、湿度传感器的选型.....7 1、精度和长期稳定性.7 2、湿度传感器的温度系数......7 3、湿度传感器的供电.7 4、互换性........7 七、应用场景........8 1、湿度开关....8 2、智能湿度测量仪.....8 八、湿度传感器的展望.....9 湿度传感器调研报告
一、湿度传感器原理
湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。
电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH，这比干湿球测湿精度高。
湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。下面对各种湿度传感器进行简单的介绍。
1、氯化锂湿度传感器
（1）电阻式氯化锂湿度计
第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的F.W.Dunmore研制出来的。这种元件具有较高的精度，同时结构简单、价廉，适用于常温常湿的测控等一系列优点。
氯化锂元件的测量范围与湿敏层的氯化锂浓度及其它成分有关。单个元件的有效感湿范围一般在20%RH 以内。例如0.05%的浓度对应的感湿范围约为（80～100）%RH，0.2%的浓度对应范围是（60～80）%RH 等。由此可见，要测量较宽的湿度范围时，必须把不同浓度的元件组合在一起使用。可用于全量程测量的湿度计组合的元件数一般为5个，采用元件组合法的氯化锂湿度计可测范围通常为（15～100）%RH，国外有些产品声称其测量范围可达（2 ～100）%RH。
（2）露点式氯化锂湿度计
露点式氯化锂湿度计是由美国的 Forboro 公司首先研制出来的，其后我国和许多国家都做了大量的研究工作。这种湿度计和上述电阻式氯化锂湿度计形式相似，但工作原理却完全不同。简而言之，它是利用氯化锂饱和水溶液的饱和水汽压随温度变化而进行工作的。
2、碳湿敏元件
碳湿敏元件是美国的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出来的，与常用的毛发、肠衣和氯化锂等探空元件相比，碳湿敏元件具有响应速度快、重复性好、无冲蚀效应和滞后环窄等优点，因之令人瞩目。我国气象部门于70年代初开展碳湿敏元件的研制，并取得了积极的成果，其测量不确定度不超过±5%RH，时间常数在正温时为2～3s，滞差一般在7%左右，比阻稳定性亦较好。
3、氧化铝湿度计
氧化铝传感器的突出优点是，体积可以非常小（例如用于探空仪的湿敏元件仅90μm厚、12mg重），灵敏度高（测量下限达-110℃露点），响应速度快（一般在 0.3s 到 3s 之间），测量信号直接以电参量的形式输出，大大简化了数据处理程序，等等。另外，它还适用于测量液体中的水分。如上特点正是工业和气象中的某些测量领域所希望的。因此它被认为是进行高空大气探测可供选择的几种合乎要求的传感器之一。也正是因为这些特点使人们对这种方法产生浓厚的兴趣。然而，遗憾的是尽管许多国家的专业人员为改进传感器的性能进行了不懈的努力，但是在探索生产质量稳定的产品的工艺条件，以及提高性能稳定性等与实用有关的重要问题.上始终未能取得重大的突破。因此，到目前为止，传感器通常只能在特定的条件和有限的范围内使用。近年来，这种方法在工业中的低霜点测量方面开始崭露头角。
4、陶瓷湿度传感器
在湿度测量领域中，对于低湿和高湿及其在低温和高温条件下的测量，到目前为止仍然是一个薄弱环节，而其中又以高温条件下的湿度测量技术最为落后。以往，通风干湿球湿度计几乎是在这个温度条件下可以使用的唯一方法，而该法在实际使用中亦存在种种问题，无法令人满意。另一方面，科学技术的进展，要求在高温下测量湿度的场合越来越多，例如水泥、金属冶炼、食品加工等涉及工艺条件和质量控制的许多工业过程的湿度测量与控制。因此，自60年代起，许多国家开始竟相研制适用于高温条件下进行测量的湿度传感器。考虑到传感器的使用条件，人们很自然地把探索方向着眼于既具有吸水性又能耐高温的某些无机物上。实践已经证明，陶瓷元件不仅具有湿敏特性，而且还可以作为感温元件和气敏元件。这些特性使它极有可能成为一种有发展前途的多功能传感器。寺日、福岛、新田等人在这方面已经迈出了颇为成功的一步。他们于 1980 年研制成称之为“湿瓷Ⅲ型”的多功能传感器。前者可测控温度和湿度，主要用于空调，后者可用来测量湿度和诸如酒精等多种有机蒸气，主要用于食品加工方面。
二、湿度及其表示方法
在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。大气中含有水汽的多少，表示大气的干、湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度是表示大气干湿程度的物理量。大气湿度有两种表示方法：绝对湿度与相对湿度。
1、绝对湿度
VV 绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的质量，其表达式为
式中：ρ—被测空气的绝对湿度
MV一被测空气中水汽的质量
V—被测空气的体积
2、相对湿度
相对湿度是气体的绝对湿度(ρV)与在同一温度下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度(ρW)之比，常表示为％RH．其表达式为 相对湿度=(ρV /ρW)×100%RH 根据道尔顿分压定律，空气中压强P＝Pa十PV(Pa为干空气分压，PV为湿空气气压)和理想状态方程，通过变换．又可将相对湿度用分压表示： 相对湿度＝(PV /PW)×100% RH； 式中：PV一待测气体的水汽分压；
Pw一 同一温度下水蒸汽的饱和水汽压。
三、湿度传感器的性能特点及产品分类
目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些产品可分成以下三种类型：
线性电压输出式集成湿度传感器
典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。
线性频率输出集成湿度传感器
典型产品为HF3223型。它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz（型值），当上对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。
频率/温度输出式集成湿度传感器
典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC端引出，配上二次仪表即可测量出温度值。
单片智能化温度/温度传感器
2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化湿度/温度传感器，其外形尺寸仅为7.6（mm）×5(mm)×2.5（mm），体积与火柴头相近。出厂前，每只传感器都在温度室中做过精密标准，标准系数被编成相应的程序存入校准存储器中，在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。它们不仅能准确测量相对温度，还能测量温度和露点。测量相对温度的范围是0～100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为±2%RH。测量温度的范围是-40℃～+123.8℃，分辨力为0.01℃。测量露点的精度
芯片内部包含相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器（E2PROM）、易失存储器（RAM）是、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。其测量原理是首先利用两只传感器分别产生相对湿度、温度的信号，然后经过放大，分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错，最后通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至μC。鉴于SHT11/15输出的相对湿度读数值与被测相对湿度呈非线性关系，为获得相对湿度的准确数据，必须利用μC对读数值进行非线性补偿。此外当环境温度TA≠+25℃时，还需要对相对湿度传感器进行温度补偿。
芯片内部有一个加热器。将状态寄存器的第2位置“1”时该加热器接通电源，可使传感器的温度大约升高5℃，电源电流亦增加8mA(采用+5V电源)。使用加热器可实现以下三种功能：①通过比较加热前后测出的相对湿度值及温度值，可确定传感器是否正常工作；②在潮湿环境下使用加热器，可避免传感器凝露；③测量露点时也需要使用加热器。
露点也是湿度测量中的一个重要参数，它表示在水汽冷却过程中最初发生结露的温度。为了计算露点，Sensirion公司还向用户提供一个测量露点的程序“SHT xdp.bsx”。利用该程序可以控制内部加热器的通、断，再根据所测得的温度值及相对湿度值计算出露点。在命令响应界面上运行此程序时，计算机屏幕上就显示提示符“>”。用户首先从键盘上输入字母“S”，然后输入相应的数字，即可获得下述结果：
输入数字“1”时，测量并显示出摄氏温度dgC=xx.x；
输入数字“2”时，测量并显示出相对湿度%RH=xx.x；
输入数字“3”时，打开加热器，使传感器温度升高5℃；
输入数字“4”时，关闭加热器，使传感器降温；
输入数字“5”时，显示露点温度dpC=xx.x。
四、湿度传感器典型产品的技术指标
湿度传感器的测量范围一般可达到0～100%。但有的厂家为保证精度指标而将测量范围限制为10%～95%。设计+3.3V低压供电的湿度/温度测试系统时，可选用SHT11、SHT15传感器。这种传感器在测量阶段的工作电流为550μA，平均工作电流为28μA（12位）或2μA（8位）。上电时默认为休眠模式（Sleep Mode），电源电流仅为0.3μA（典型值）。测量完毕只要没有新的命令，就自动返回休眠模式，能使芯片功耗降至最低。此外，它们还具有低电压检测功能。当电源电压低于+2.45V±0.1V时，状态寄存器的第6位立即更新，使芯片不工作，从而起到了保护作用。
五、各类湿度传感器特性曲线
二氧化钛-五氧化二钒湿敏器件的感湿特性曲线
PI电容式湿度传感器湿度特性图
MgCr2O4—TiO2 湿敏元件的温度特性
聚酰亚胺湿度传感器湿度特性图
羟乙基纤维素碳湿敏感元件的感湿特性曲线 六、湿度传感器的选型
国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确 有一定难度，需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点：
1、精度和长期稳定性
湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达 到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有 害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质 量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。
2、湿度传感器的温度系数
湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而 且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证 不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实 的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
3、湿度传感器的供电
金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类 湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。
4、互换性
目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，取得了较好效果。5、湿度校正
校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完 善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。七、应用场景
1、湿度开关
简要说明：
一、尺寸：32mm X11mm X 20mm 长X宽X高 二、主要芯片：LM393、JX-359-043 三、工作电压：直流4~6伏
四、特点：1、具有信号输出指示。
2、单路信号输出。
3、输出有效信号为低电平。 4、灵敏度可调（精调）。
5、用于检测湿度的场合输出开关量
2、智能湿度测量仪
由HM1500／1520型湿度传感器和单片机构成的智能湿度测量仪电路如图所示。该仪表采用+5V电源，配4只共阴极LED数码管。电路中共使用了3片IC：IC1为HM1500／1520型湿度传感器，IC2是由美国微芯片(Microchip)公司生产的带10位ADC的单片机PIC16F874，IC3为7达林顿反相驱动器阵列MC1413。PIC16F874是一种高性价比的8位单片机，内含8路逐次逼近式10位A／D转换器，最多可对8路湿度信号进行模数转换，现仅用其中一路。JT为4MHz石英晶体，配上振荡器电容C1、C2之后可为单片机提供4MHz时钟频率。PIC16F874的电源电压范围较宽(+2．5～+5V)，适合低压供电，静态电流小于2mA。RA口(RA0～RA7)为I／O接口，现利用PA0(亦称AIN0)口线来接收湿度传感器所产生的电压信号。PA1～PA4输出位扫描信号，经过MC1413获得反相后的位驱动信号。RB口中的RB0～RB6输出7段码信号，接LED显示器相应的笔段电极a～g。PIC16F874还具有掉电保护功能，MCLR为掉电复位锁存端。当UDD从+5V降至+4V以下时，芯片就进入复位态。一旦电源电压又恢复正常，必须经过72ms的延迟时间才脱离复位状态，转入正常运行状态。在掉电期间RAM中的数据保持不变，绝不会丢失。
八、湿度传感器的展望
目前湿度传感器品牌有宝力马、施奈德、西门子、三菱、松下、德国德国HLP、日本神荣、法国Humirel、韩国Syhitech、美国Honeywell。
在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度复杂的多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。此外，湿度的标准也是一个难题。国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。
近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。
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陆昕杰
第2篇：数字温度传感器调研报告
数字温度传感器
一、传感器原理
温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。代表元件
数字温度传感器DS18B20
DS1820的内部计数器对一个受温度影响的震荡器的脉冲记数，低温时震荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时震荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55摄氏度时的值，如果计数器到达0之前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55摄氏度。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对震荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit，高位为符号位。无论是单点还是多点温度检测，在系统安装及工作之前，应将主机逐个与DS1820挂接，读出该序列号。基本的通信过程如下： ● 主机通过拉低单总线至少480us产生Tx复位脉冲。
● 然后由主机释放总线，并进入Rx接受模式。主机释放总线时，会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿。
● 单总线器件检测到该上升沿后，延时15-60us。● 单总线器件通过拉低总线60 – 240us来产生应答脉冲。
● 主机接收到从机的以应答脉冲后，说明有单总线器件在线，然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。
二、代表厂家及产品特点
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。DS18B20特点
1．单线结构，只需一根信号线和CPU相连。2.不需要外部元件，直接输出串行数据。
3.可不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V～5V。
4．测温精度高，测温范围为：一55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±O.5℃。5．测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0．0625℃。6．数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制：9位精度的转换时间为93．75 ms：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms。
7.具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值。 8．可通过报警搜索命令识别哪片DS18820采集的温度超越上、下限。
三、技术指标
温度与数据的关系图
极限参数
任何引脚相对于地的电压-0.5v~+7.0v 运用温度-55℃~+125℃ 储存温度-55℃~+125℃ 焊接温度 260℃10秒 推荐的直流运用条件
直流参数
四、特性曲线
典型错误曲线
DS18B20数字温度器读数与恒温源误差
五、同类比较
DS1820 DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822 “一线总线”数字化温度传感器 同DS1820一样，DS18B20也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为± 2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、DS1822 的特性 DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
SMT160-30
SMT160-30具有3个引脚，两个用于提供5V的供电电压，另外一个用作输出。输出信号是方波，方波的占空比与所测的温度呈高度线性关系，它具有以下特点：
◇出厂前校正
◇分辨率高 优于0.005℃◇测温范围广-45℃~130℃ ◇线性度好 最大线性偏差为0.2℃ ◇低功耗 最大功耗小于1.5mW ◇对供电电压的变化不敏感 其比例为0.1℃/V ◇长期稳定性很强，长期使用偏置最大为0.05℃ ◇精度高 采用TO18封装最大绝对精度为0.7℃ ◇单线式输出，输出信号数字化，可与微处理器直连通讯
◇响应速度快采用TO18封装测ALU模块响应时间达到0.8秒
◇输出信号可传20m，可用电缆传递输出信号。这方便了远距离测温
◇可提供许多不同的封装，如TO18、TO92、TO220、SOIC、HEMP等，也可以根据客户要求提供相应的封装或裸机服务。
AD590
AD590是美国ANALO G DEV ICES公司的单片集成两端感温电流源。
需要模拟转数字电路，成本高，精确度低，测温点数量少 电路繁多，对线阻有要求，总的来说DS18B20的优点都是在弥补AD590的缺点的。
但是：ds18B20的唯一缺点是：温度范围只能在-55度到+125度之间。
六、应用场景
单片机与DS18B20测温的基本电路
七、结论
DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
1、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。
2、在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
3、连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
4、在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
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陆昕杰
第3篇：红外传感器市场调研报告
随着现代科学技术的迅猛发展，基于传感器技术的非电物理量的测量与控制技术越来越多的应用到了社会的各项技术领域中。其中，红外传感器技术成为近年来发展最快的技术之一。科学技术水平、计算机微处理器技术、现代数字信号处理技术、新型半导体等材料的推出和加工制造工艺等各方面的进步，使得红外传感器发展迅猛。
红外线，实质上是一种电磁辐射波，其波长范围大致在～1000m频谱范围内，因其是位于可见光中红光以外的光线，故而得名为红外线。任何温度高于绝对零度的物体，都会向外部空间以红外线的方式辐射能量。利用红外辐射实现相关物理量测量的传感技术，即为红外传感技术。红外传感器作为红外技术的重要工具，对其的发展和提升起着重要作用。
一、红外传感器主要应用领域和技术特点
1.主要应用领域
红外传感技术作为一门迅速发展的新兴科学已经被广泛应用于国防军事（如：红外对抗进行规避和欺骗）、科研、生产（如：红外测温仪非接触测温）、医学（如红外线热象诊断技术）等领域获得了广泛的应用。以及红外制导，红外成像，红外遥感等已经成为各领域的尖端技术。
(1)辐射计，用于辐射和光谱测量。
(2)搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其位置并对其运动进行 跟踪。
(3)热成型系统，可以产生整个目标红外辐射的分布图像。（4）红外测距和通信系统。2.技术特点：能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。
二、红外传感器信号性质与特点
按功能分类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。
根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。红外热电探测器是利用红外辐射的热效应及材料的热电效应制成的元件，因红外的照射或遮挡而产生或失去热量才有输出，热电材料的温度由T变道T+t材料表面的电荷会发生变化，热电材料只有在温度变化时才能产生电压，在使用温度范围内，稳定性好，性能指数大，价格低廉而且分散性小一般是LiTaO3。在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率相同，对热电传感器的加热效果是相同的。假如热电探测器对入射辐射的各种波长基本上都有相同的响应，所以这类探测器为“无选择红外探测器”
红外光电传感器，利用红外辐射的话光电效应制成，所以响应时间短。此外，要使物体内部的电子改变运动状态，入射光子的能量就必须足够大，入射光线的频率必须大于某一值，即光电效应的辐射存在一个最长的波长限度。由于这类探测器是以光子为单元起作用的，只要光子能量足够，相同数目的光子基本上具有相同的效果，因此这类探测器常被称为“光子探测器”
三、红外传感器典型技术型号及技术指标
例如：AD590是一款模拟输出的集成温度传感器，有两种形状。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成电路温度传感器。
AD590在使用时，流过该器件的电流(mA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kft时，输出电压Vo随温度的变化为lmV／K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使Vo=273．2mV；或在室温下(250C)条件下调整电位器，使Vo=273。2+25=298．2(mV)。AD590的测温范围为一55℃一+150qC，电源电压范围为4V～30V，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590广泛应用于不同的温度控制场合，如测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度等。由于AD590精度高、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。
四、生产厂家及价格
1.包含红外传感器器的产品型号及价格
1）限定反射型2工作原理生物传感器
2）红外测距传感器：HPJ-T21，E21/R21 47元/个
3）红外对射型光电开关传感器：E3Z-T61-DE32-T61-L 60元/个 4）红外对射型光电开关：E32-T81 45元/个 2.红外传感器元件
1）红外传感器LXD/RD-624出口型人体红外热释电传感器 元/个
特点：双元补偿结构，可以有效抵抗外界环境干扰；元件、放大器均封装在TO-S内，节省用户设计电路和贴装时间；高灵敏度、信噪比；抗干扰性好金属包装，电磁屏蔽效果好；干涉滤光片深度高抗白光能力强。
应用领域：入侵报警，室内出入管理，自动照明开关，安全门家庭，智能家居，智能办公电器。
2）LXD/RD-623人体红外热释电传感器 高精度红外传感器 元/个 工作温度-30~+70℃ 保存时温度-40~+80℃
目前，全球至少有25家较具规模的红外传感器生产商，其中居首位的是Raytek公司，1999年Raytek公司的产品占全球市场的20％，其中很大一部分产品是手持产品；Raytek 还生产在线辐射温度表和高性能的传感器以适用于像冶金行业这样温度要求极高的环境。排行第二位的是Ircon，其市场占有率为17％，其产品主要面向高端用户市场。排行第三 位的是Land Infrared，其市场占有率为15％，其主要产品是手持式及在线测量产品。
五、相关信号调理电路类型和关键技术说明
是一种红外传感信号处理专用集成电路。该器件具有以下特点：(1)采用CMOS数模混合T艺制造．功耗极小。
(2)具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。(3)双向鉴幅器可有效抑制外来干扰。
(4)内设延时定时和封锁定时器，性能稳定，调节范围宽。(5)T作电压范围宽．为3～5V。(6)所需外围元件少。
BISS0001可与各种传感器，尤其是热释电红外传感器很方便地构成各种自动控制 及报警电路。
图一
图二
六、该类传感器今后的发展趋势
咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。
一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。
全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。
七、市场调研结论
红外传感器广泛应用于社会生活的各个方面，今后也必将随着科技的发展而日益进步。在这次调研中，我们询问了许多商家，调查了许多与此类技术相关的产品，得出结论：红外传感器的应用广泛，市场上成品所占比重较高，元器件在常见市场中所占比重较低，所以红外传感器的可应用空间还可以更加广泛，以后随着技术的发展将更加普及。
1、随着新型材料和处理技术的发展传感器的红外探测率将提高，响应波长增大，响应时间缩短，像素灵敏度和像素密度更高，抗干扰性能更好，生产成本逐渐降低。现今Pyreos和Irisys公司已推出薄膜和陶瓷混合的新型热释电敏感技术，使得敏感元件可以实现阵列化。
2、传感器将向大型化和多功能化的方向发展
随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大，红外传感器正从小型、单一功能，向大型化、多功能化方向发展。如国外所研制的大型红外传感器（1616到6464像素）除可进行温度场测量外，还可获得先进的、小型红外传感器所不具有的人体探测功能（即可精确定位个人在空间中的位置，即使人不活动，也可识别出）或大型区域的安全监视等功能，十分适宜于家庭自动化、医疗保健、安全防护等场合的应用。此外，新型多光谱传感器的研制，也大大改善了红外成像阵列的功能性。
3、传感器将更加智能化
新型的智能红外传感器通常内置多个微处理器，具备傅里叶变换、小波变换等先进数字信号处理或补偿功能，自诊断功能，双向数字通信等功能，使得传感器的稳定性、可靠性、信噪比、便利性等性能大大提高。
4、红外传感器将进一步实现微型化、集成化 采用片上集成技术（包括盲元替代、非均匀性校正、部分图像处理功能等）和其它新的器件结构及新的制造工艺技术，在MEMS（微机电系统），甚至基于纳米科技的NEMS（纳机电系统）推动下，红外传感器尺寸大为缩小，功耗大大降低，集成度显著提高。由于红外传感器的优越性能，许多主流仪表研究单位和生产制造商对它的研发投入也越来越高。
由于红外线感测大厂的多元化，导致红外探测器竞争格局十分复杂。必需要清楚地了解每个主要厂商的技术背景和定位，才能清楚整体市场商机和将要面临的挑战；小型红外线感测器的市场已趋成熟，走向价格战，中大型红外线阵列感测器还是以性能及品质为主，尚有容纳新人加入的利润空间。
总之，从小型红外线探测器转成生产中大型红外线阵列感测器是具有挑战性的，需要有足够的专利及MEMS制造能力。因此，现有厂商大都没有直接从小型红外线感测器转战中大型红外线阵列感测器的企图。
第4篇：光纤传感器市场调研报告
光纤传感器市场调研报告
纤传感器的分类
光纤传感器具有多种分类方式，根据传感原理可分为功能型传感器和非功能型传感器。功能型光纤传感器也叫传感型光纤传感器，光纤直接作为敏感元件；非功能型光纤传感器也叫传光型光纤传感器，光纤只作为传输光信号的媒介，需要利用其它的光敏元件来感知外界环境的变化。
纤传感技术的发展
型光纤传感器
当环境介质的折射率发生变化（如振动或温度变化等引起），传感光纤经过此处时的光波相位会发生变化。对传感光纤中的相干光进行相位调制，检测段处就可以观察到外界环境变化带来的干涉结果的变化，这就是干涉型光纤传感器的工作原理。目前最常用的干涉型光纤传感器有：迈克尔逊（Michelson）干涉型光纤传感器、马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉型光纤传感器、法布里-珀罗（Fabry-Perot干涉型光纤传感器、萨格纳克（Sagnac）干涉型光纤传感器。
与传统光纤干涉仪传感器相比，全光纤M-Z干涉x传感器的结构更为简单。在同一根光纤上制作两个相隔一定距离的光纤结构，使不1
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同模式之间形成干涉，构成光纤内的M-Z干涉仪，因不需要耦合器，具有制作简单，成本低，尺寸小，灵敏度和稳定性高等显著的优点。
Hu Liang等人[一段液体填充的光子晶体光纤熔接到单模光纤上，构成了一种M-Z干涉仪，其温度和力传感的灵敏度分别为m/°C和-nm/N。Hui Ding等人[过在单模光纤尾端熔接一小段光子晶体光纤，制成一种光纤F-P型温度传感器，在°C范围内温度响应灵敏度达到-/°C。
光纤光栅传感器
根据光纤光栅周期的长短，将光栅分为光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅。光纤布拉格光栅的光谱是向前传输的光与反射回来的光，即传输方向相反的模式之间发生耦合。长周期光纤光栅的光谱是同向传输的纤芯基模与包层中的高阶模之间的耦合，因而也叫透射光栅。光纤光栅的布拉格波长可以表示为，有效折射率neff和栅格周期？撰受温度和应变的影响，布拉格波长会随温度？姿Beagg=ff？撰和应变的变化产生漂移，这就是光纤光栅传感器的原理
Yan Feng等人[作了光纤光栅温度传感器，实验表明在度段，温度响应灵敏度为°C。Xinpu Zhang等人[用多模光纤光栅多峰的特点，解决了在光纤传感领域一直困扰大家的温度、折射率等多物理量的交叉
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敏感问题。
光纤SPR传感器
光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器是一种将光纤作为激发SPR效应基体的新型传感器。传统光纤SPR传感方式主要有在线传输式和终端反射式，光纤传输模式的能量基本集中在纤芯区域，为保证 SPR效应的产生，无论采用哪种方式，都需要去除其部分包层，在纤芯表面镀上金属薄膜。利用光在纤芯-包层界面发生全内反射时产生的SPR效应，通过传输损耗谱的峰值变化来分析待测样品的参数变化。
纪代，新型光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）[开始进入科研人员的视野。Haani 等人提出了两种基于PCF的SPR传感器[在 PCF的第二层空气孔内壁镀上金属膜。空气孔中填充的待测液体与金属膜激发的表面等离子体模式发生耦合，仿真结果表明这种传感器的分辨率能达到U。
纤传感器的应用
由于具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘性好、抗电磁干扰等诸多优点，光纤传感器已经在很多领域被广泛应用。
工程中的应用
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光纤传感器能对钢筋混凝土结构进行无损伤实时监测，因此光纤温度、压力传感器被广泛应用于桥梁，隧道的裂缝、错层以及水利大坝的渗漏和边坡变形监测，从而及时发现并排除安全隐患。
系统中的应用
我国地域广阔，各地地理环境和温度差异很大，光纤电流传感器和电功率传感器形成阵列网格排列，对错综复杂的线路实现分布式监控，监测电力传输网络中的温度、电压和电流等参数，保证电力传输的稳定性以及安全性。
工业生产中的应用
光纤传感器的耐水性、电绝缘性好，耐腐蚀、抗电磁干扰，特别适合在易燃易爆及强电磁干扰等恶劣环境下使用，因此可以应用于煤矿生产中的井下气体浓度监测及油气井开采过程中油、水、气等生产参数的动态检测。
医学中的应用
光纤传感器有不受射频和微波的干扰，绝缘性好等优点，同时对生物体有着良好的亲和性，因此光纤温度、压力传感器被应用于生物医学等领域的PH值测量、血液流速测量、医用图像传输等方面。
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