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解读温度传感器应用于物联网+冷链行业

从温度传导理论知识的解释开始,便于大家在同一语境下一致理解基础知识。

温度(temperature)表示物体的冷热程度物理量,从微观上物体分子热运动剧烈程度。冷链行业主要体现在生鲜食品和医药两大类。温度过高导致食物变质,不能食用,药物无法达到疗效,甚至导致死亡事故。

温度只能通过物体随温度变化的某些特性来实现间接测量,从物联网的角度来看,测试动作通常由温度传感器完成。温度传感器如何感知温度的变化,但也解释了温度的传导:热传导、对流和辐射。

1、热传导实质是由物质中大量的分子热运动相互冲击,使能量从物体的高温部分传递到低温部分,或从高温物体传递到低温物体的过程。例如,一端拿着铁棒加热,很快就会感到热,这意味着热传导。

2、对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体对流现象明显于液体。对流也分为自然对流和强迫对流。冷链车辆和冷链存储的制冷设备大多采用强迫对流,以达到空间温度下降和温度标准。当然,热传导也将参与到对流过程中,空气和液体也可以作为介质完成热传递,但作为热的不良导体,其效果有限。

3、辐射是指物体因其自身的温度而以电磁波的形式向外发射能量的能力。例如,太阳的热量以热辐射的形式通过宇宙空间传递给地球。冷链行业的大多数小型冰箱都采用辐射的方式。

热传导是一个复杂的过程,通常是交叉和综合的结果。

在谈到了基本的理论知识之后,我们回到了主题。当冷链行业选择温度传感器相关的温度测量设备时,供应商几个问题:1、温度测量值是否准确?2、是外部温度传感器准确还是内置传感器准确?

要回答第一个问题,我们应该从温度传感器的原理解释开始。物联网冷链行业的电子温度记录仪主要使用以下两类接触式温度传感器:

模拟传感器:NTC传感器、PT传感器,这种传感器主要利用温度变化引起的电阻变化,然后通过电压值AD数据化后,与温度值和电压值之间的对比表进行转换。这种传感器的温度精度受以下因素影响:

  1. 传感器本身材料的一致性和可靠性;
  2. 电路设计中电压基准源的一致性和稳定性;
  3. 电压信号处理电路(放大器)的一致性和稳定性;

相对而言,上述差导会导致温度记录仪的准确性和成本PT成本高于NTC,精度也很高。

数据传感器,即芯片传感器。该传感器采用集成电路包装模拟电路,一致性高,有利于开发,但成本高,测试温度范围窄。

这两种传感器广泛应用于冷链行业,除了干冰和液氮环境PT外,NTC可针对性地使用芯片传感器。

不同类型的传感器可以直接包装在温度记录仪内部,也可以制成放置在温度记录仪外部的探头形式。从测试或温度测量实验室的角度来看,这两种形式在恒温环境的最终测量温度值是准确的,但在实际冷链应用中,由于环境差异而反映的差异也存在和明显。

实际冷链环境的温度往往不完全恒定,冷库由于环境大,温度相对恒定;冷链车,经常打开冰箱温度变化较大。由于外壳、电池、PCB设备的蓄热效果对内置传感器产生热辐射效果,从而提高整个温度记录仪的热时间常数,最终表现为:

  1. 从室温20度置于-20温度下降到环境后-20度需要30有些记录仪甚至在几分钟内延伸60分钟。
  2. 对温度变化的响应滞后,可能忽略温度变化产生的峰值。

此外,由于设计不合理,一些含有无线通信功能的温度记录仪也会产生热量,进一步导致温度记录仪测量不准确。

相较而方,外置探头形式的温度记录仪不存在以上问题。

综上所述,内置温度记录仪可用于冷链应用中温度相对恒定、温度延迟要求低的环境;在温度变化大、对温度敏感的环境下,探头外置温度记录仪应优先使用。如果由于结构问题不能使用外置温度记录仪,还必须考虑提前制冷设备。

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