解讀溫度傳感器應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)+冷鏈行業(yè)

　　起文從溫度傳導(dǎo)理論知識(shí)解釋開始，以便于大家基礎(chǔ)知識(shí)一致并在同一語(yǔ)境下理解。

　　溫度(temperature)是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。在冷鏈行業(yè)主要體現(xiàn)在生鮮食品和醫(yī)藥兩大類，失溫導(dǎo)致食品變質(zhì)不能食用，藥品不能達(dá)到療效，更甚導(dǎo)致人命關(guān)天的事故。

　　溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量，從物聯(lián)網(wǎng)的角度測(cè)試動(dòng)作往往是由溫度傳感器來(lái)完成。溫度傳感器如何感知溫度的變化，還要解釋一下溫度的傳導(dǎo)方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。

　　1、熱傳導(dǎo)實(shí)質(zhì)是由物質(zhì)中大量的分子熱運(yùn)動(dòng)互相撞擊，而使能量從物體的高溫部分傳至低溫部分，或由高溫物體傳給低溫物體的過(guò)程。比如一頭手握鐵棍在一頭加熱，不多時(shí)就會(huì)感覺燙手，就是指熱傳導(dǎo)方式。

　　2、對(duì)流是液體和氣體中熱傳遞的主要方式，氣體的對(duì)流現(xiàn)象比液體明顯。對(duì)流還分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種，冷鏈行業(yè)中冷鏈車、冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)的制冷設(shè)備多采用強(qiáng)迫對(duì)流方式，來(lái)達(dá)到空間的溫度下降和溫度達(dá)標(biāo)。當(dāng)然對(duì)流過(guò)程中也會(huì)有熱傳導(dǎo)的參與，空氣和液體作為一種介質(zhì)也能完成熱傳遞，但作為熱的不良導(dǎo)體，在其中的效果有限。

　　3、輻射是指物體因自身的溫度而具有向外以電磁波的形式發(fā)射能量的本領(lǐng)，如太陽(yáng)的熱量就是以熱輻射的形式，經(jīng)過(guò)宇宙空間再傳給地球的。冷鏈行業(yè)大部分的小型冷柜多數(shù)采用輻射的方式。

　　熱傳導(dǎo)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，往往是互相交叉而綜合產(chǎn)生的結(jié)果。

　　說(shuō)完基礎(chǔ)理論知識(shí)，我們回到主題。冷鏈行業(yè)在選用溫度傳感器的相關(guān)溫度測(cè)量設(shè)備時(shí)，供應(yīng)商往往被客戶問(wèn)到幾個(gè)問(wèn)題：

　　1、溫度測(cè)量值準(zhǔn)不準(zhǔn)?

　　2、是外置溫度傳感器準(zhǔn)確還是內(nèi)置傳感器準(zhǔn)確?

　　回答第一個(gè)問(wèn)題，還是要從溫度傳感器的原理解釋說(shuō)起，應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)冷鏈行業(yè)的電子溫度記錄儀，多用以下兩大類接觸式溫度傳感器：

　　1、模擬傳感器：NTC傳感器、PT傳感器，這類傳感器多利用傳感器本身因溫度變化而導(dǎo)致的電阻變化，進(jìn)而通過(guò)電壓值A(chǔ)D數(shù)據(jù)化后再與溫度值與電壓值間的對(duì)比表來(lái)轉(zhuǎn)換獲取。這類傳感器的溫度準(zhǔn)確性受到以下因素影響：

　　▲傳感器本身材質(zhì)的一致性和可靠性;

　　▲電路設(shè)計(jì)中電壓基準(zhǔn)源的一致性和穩(wěn)定性;

　　▲電壓信號(hào)處理電路(放大器)的一致性和穩(wěn)定性;

　　以上的差導(dǎo)，會(huì)導(dǎo)致溫度記錄儀的準(zhǔn)確性和成本，相對(duì)而言PT的成本要高于NTC，準(zhǔn)確度也高。

　　2、數(shù)據(jù)傳感器，即芯片傳感器。這類傳感器利用集成電路封裝了模擬電路，一致性較高也有利于開發(fā)，但成本較高，且可測(cè)試溫度范圍較窄。

　　在冷鏈行業(yè)以上兩類傳感器較為廣泛，除了干冰和液氮環(huán)境使用PT外，NTC和芯片傳感器都可以針對(duì)性使用。

　　不同類型的傳感器都可以直接封裝在溫度記錄儀內(nèi)部，也可以制作成探頭形式置于溫度記錄儀外部。從測(cè)試角度或是溫度校量實(shí)驗(yàn)室角度，這兩種形式在溫度恒定環(huán)境下最終測(cè)量的溫度值都是準(zhǔn)確的，但在實(shí)際冷鏈應(yīng)用中因?yàn)榄h(huán)境差異所體現(xiàn)的差異也是存在和明顯的。

　　實(shí)際冷鏈環(huán)境的溫度往往是不完全恒定的，冷庫(kù)因?yàn)榄h(huán)境大，溫度較為恒定;冷鏈車，常開冷柜溫度變化幅度大。內(nèi)置傳感器的溫度記錄儀因?yàn)槠渫鈿?、電池、PCB等器件的蓄熱效果對(duì)內(nèi)置傳感器產(chǎn)生熱輻射效果，從而提升整個(gè)溫度記錄儀的熱時(shí)間常數(shù)，最終體現(xiàn)出來(lái)的表象為：

　　1、 從室溫20度置于-20度環(huán)境后，溫度下降到-20度需要30分鐘，有些記錄儀甚至?xí)r延達(dá)60分鐘。

　　2、 對(duì)于溫度的變化響應(yīng)滯后，且有可能忽略溫度變化而產(chǎn)生的峰值。

　　另外，有些含有無(wú)線通信功能的溫度記錄儀因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理原因，電路也會(huì)產(chǎn)品熱量，進(jìn)一步導(dǎo)致溫度記錄儀測(cè)量不準(zhǔn)確。相較而言，外置探頭形式的溫度記錄儀不存在以上問(wèn)題。

　　綜合以上，在冷鏈應(yīng)用中溫度相對(duì)恒定的環(huán)境且對(duì)溫度時(shí)延性要求不高的環(huán)境可以使用內(nèi)置形式的溫度記錄儀;溫度變化大且對(duì)溫度較為敏感的環(huán)境，需要優(yōu)先使用探頭外置形式的溫度記錄儀，如果實(shí)在因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問(wèn)題無(wú)法使用外置形式的溫度記錄儀，也必須考慮對(duì)設(shè)備預(yù)先制冷。