接觸式測溫元件-鉑膜熱電阻溫度傳感器的國內外發展現狀

國內外最常用的三種接觸式測溫元件是熱電偶、電阻溫度計（RTD）和NTC熱敏電阻。熱電偶的工作溫度范圍寬，但易受噪聲影響，漂移較高，500℃以下測量精度及穩定性較差。NTC熱敏電阻靈敏度高，但穩定性差、線性與互換性差，阻值偏差大。遠距離、非接觸式測溫中用得多的是紅外溫度傳感器，但它受水氣、煙霧、塵霧、塵埃等影響較大，這些都不適合環境惡劣的軍用傳感器性能要求。在低、中溫段，以電阻溫度計的線性最好，尤其是鉑熱電阻，憑借其上好的線性和無與倫比的長期穩定性，確立了作為溫度參考傳遞國際標準的地位。所以，高精度、高穩定性的軍用傳感器基本都是采用的鉑熱電阻溫度傳感器。

鉑熱電阻的制作工藝一般采用的是絲式、箔式、厚膜式。絲式鉑電阻是在平板形式支架用直徑為0.03~0.07mm純鉑絲繞制而成，精度高，但抗振動和抗沖擊性能差，可靠性低，且體積大，不利于向微型化方向發展。箔式鉑電阻雖然抗振動沖擊性能有所改善，但具有耐濕性差，絕緣性能低的缺點。鉑膜熱電阻的優點主要體現在：1)穩定性好，抗振動，抗沖擊；2）體積小，重量輕，便于微型化；3）精度高，壽命長。

國內鉑膜熱電阻的研究起步較晚，在電阻的準確性、穩定性、線性度等技術性能和可生產性方面，與國外同類型產品還有很大的差距。國內市場上絕大部分的高精度鉑膜熱電阻都依賴進口，這對我國工業技術與國防事業的發展都很不利。國外對高精度鉑熱電阻的研制主要集中在鉑膜熱電阻上。如瑞典的IRON公司、德國賀利氏（Heraeus）公司、美國霍尼韋爾公司，德國賀利氏的高精度鉑膜電阻的代表有L020、L420。國外對高精度產品的開發投入相當大，美國霍尼韋爾公司的固態傳感器發展中心每年用于設備投資就達5000萬美元，目前擁有包括計算機輔助設計、單晶生長、加工、圖形發生器，對步重復照像、自動涂膠和光刻、等離子刻蝕、濺射、擴散、外延、蒸鍍、離子注入、化學氣相沉積、掃描電鏡、封裝和屏蔽動態測試等最先進的成套設備和生產線，而且是大約每三年左右就要更新其中大部分儀器設備。

通過先進的薄膜制備技術制作的薄膜鉑熱電阻是新型的高精度溫度敏感元件，國外軍事上普遍使用。它的主要工作原理是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化，并呈一定函數關系的特性來進行測溫，這種溫敏元件能直接測量-60℃～+600℃范圍內的液體、氣體介質以及固體表面的溫度。如日本產的CRZ鉑金薄膜熱電阻芯片就是一個劃時代溫度傳感器發展的產物。這種薄膜鉑熱電阻元件采用的是最先進高科技方法，像激光噴鍍，顯微照相和平版印刷光刻技術，用陶瓷和鉑特制而成，而電阻值則以數字修整方式作出微調，因而能提供最精確的電阻值，產品精度達到了A級和B級。該電阻元件在高溫下能夠保持優良的穩定性，適合在-50℃～400℃的溫度下使用。鉑薄膜通過激光噴濺在陶瓷表層，因而鉑膜熱電阻元件具有良好的防振動和防沖擊性能，薄膜表面覆蓋以陶瓷，因此元件能夠承受高電壓并有良好的絕緣性。本文源自澤天傳感，轉載請保留出處。