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在进行低温科学实验时，选择一支良好的温度传感器是实验能否成功的关键。由于温度传感器的种类众多，价格也是千差万别，因此选择一支适合自己使用的温度计显得极其重要。 注意事项 1、被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送； 2、测温范围的大小和精度要求； 3、测温元件大小是否适当； 4、在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求； 5、被测对象的环境条件对测温元件是否有损害； 6、使用是否方便。

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。 两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以*确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏/℃之间。 热电偶传感器 有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有*高的响应速度，可以测量快速变化的过程。 温度传感器是五花八门的各种传感器中*为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。 温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。 接触式温度传感器 的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计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，常用的温度计有双金属温度计、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。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在*防*程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。 非接触式温度传感器 的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表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。 光纤温度传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，待测参数温度与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位等)发生变化，称为被调制的信号光。再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。 光纤温度传感器 种类很多，但概括起来按其工作原理可分为功能型和传输型两种。功能型光纤温度传感器是利用光纤的各种特性(相位、偏振、强度等)随温度变换的特点，进行温度测定。这类传感器尽管具有传、感合一的特点，但也增加了增敏和去敏的困难。传输型光纤温度传感器的光纤只是起到光信号传输的作用，以避开测温区域复杂的环境。对待测对象的调制功能是靠其他物理性质的敏感元件来实现的。这类传感器由于存在光纤与传感头的光耦合问题，增加了系统的复杂性，且对机械振动之类的干扰比较敏感。

一枚乳白色气球挣脱风雪束缚，在北极冰原上急速攀升，将人类对大气层的认知边界推向 35000米高空。 2025年7月28日凌晨，山西省观象台内，一枚乳白色气球在数字指令控制下自动升空。这枚看似普通的气球，携带了温湿度、压力传感器和定位装置，即将穿越对流层和平流层，实时传回珍贵的高空气象数据。 同一时刻，远在河北石家庄的晨穹电子实验室内，工程师们正调试着新一代无线智能 压力、 温度传感器 ——这些不足手掌大的设备即将嵌入下一代探空气球，挑战零下70℃的低温极限和30000米高空的严苛环境。 01 橡胶与数据的天空征程 人类对大气层的探索始于十八世纪的热气球冒险。 1783年，法国孟格菲兄弟的热气球在巴黎上空完成首次载人飞行，开启了人类征服天空的序幕。而现代探空气球的科学基础，则奠定于1902年——德国气象学家阿斯曼首次提出用橡胶气球结合经纬仪追踪大气的方法。 新中国气象探测事业的里程碑出现在 1955年。这一年，北京橡胶研究院以国产天然乳胶为原料，成功研制出首批测云测风气球，并在广州建立了我国首家专业生产厂——第十一橡胶厂。 早期研发面临重重技术壁垒。模具材料的选择就经历了艰难探索：由于模具需反复浸泡在凝固剂和热水中，研发团队测试多种材质后，最终选定不变形、耐用的柚木。这种进口船用物资当时极为稀缺，经特别申报才获批使用。 模具设计同样充满智慧。工程师们创造性地采用洋桃形状的多瓣球体结构，确保胶乳浸渍半成品能瞬间脱模。这些珍贵的柚木模具委托广州大新象牙雕刻厂精心制作，成为当时工艺与技术融合的独特见证。 02 冰原上的技术突破 2018年7月31日，北极冰原见证了中国探空气球技术的历史性时刻。一枚750克标准探空气球从雪龙号科考船上升空，最终达到35215米高度。 这是我国在北极首次成功施放的业务化探空气球，搭载的 Vaisala RS41-SG型探空仪在飞行中实时传回从地面到高空的气温、湿度、气压、风向和风速等关键数据。 气球升空过程中面临极端环境挑战：平流层温度可降至零下 70℃以下，气压仅为地面的千分之一。传统机械仪表在此环境下极易失效，而现代数字化传感器却能在这种极限条件下稳定工作。 支撑这一成就的，是我国六十余年的技术积累。从 1965年昆明乳胶工业研究所研制出氯丁胶乳气球，到1972年北京乳胶厂加入生产行列，中国逐步形成“两厂一所”的气象气球产业格局。 03 测量技术的静默革命 探空气球的核心价值在于其携带的测量设备。早期探空气球只能依赖简单机械装置记录数据，回收后才能获取有限信息。而现代无线电探空仪的出现，彻底改变了这一局面。 2012年，山西省气象局在全国率先取得关键突破。雷国文高级工程师带领团队研制的“数字通风温湿度、大气压力测试仪”，解决了困扰行业数十年的技术痛点——施放瞬间的气象参数自动采集。 该仪器每 3秒采样一次，每分钟获取20组温度、湿度及大气压力数据，通过无线传输实时发送。其量程和精度均达到国家业务标准，实现了从放球到终止观测的全程自动化。 传感器技术仍在不断进化。晨穹电子推出的 RVT300一体化温度传感器能在-150℃至400℃ 的极端温度范围内稳定工作，采用全焊接结构和高强度外壳，适应高空复杂环境。 该公司更先进的 QTFII08-1无线型智能温度传感器则采用NB-IoT通信技术，电池寿命长达10年，测温范围扩展至-200℃～600℃。 04 多样化的天空实验室 随着技术进步，探空气球家族不断壮大，形成各具特色的高空探测平台： 系留气球：通过缆绳连接地面绞车，可在数小时内连续测量不同高度气象参数，特别适用于极地和青藏高原等特殊环境 定高气球：采用零压设计的聚乙烯薄膜球体，能在固定高度随气流漂移，大型系统可携带 300个下投探空仪，实现卫星指令下的区域精准测量 平流层气球：容积达 10万～30万立方米，负载能力100～150公斤，构成20～40千米高空的移动观测平台 无人飞艇：配备动力系统的智能气球，具有驻空时间长、载荷能力大的优势，在通信中继、地理测绘等领域广泛应用 气球爆破测试技术也取得显著进步。 2023年问世的专用测试装置采用夹紧组件和多重感应系统，能精确模拟高空环境下的气球破裂临界点，确保探测任务的安全性和数据完整性。 05 天空实验室的未来之路 尽管探空气球技术已取得长足进步，行业仍面临诸多挑战。生产工艺中仍使用对人体有害的滑石粉作为隔离剂，定型车间粉尘污染问题突出。包装技术也亟待升级 ——沿用七十年的三层瓦楞纸盒包装已难以满足现代运输和存储需求，业内专家建议采用充氮或真空避光包装。 材料科学正推动新一代气球研发。晨穹电子等企业将石英 MEMS技术和复合硅材料应用于传感器制造，显著提升了设备在高压差、强震动环境下的稳定性和精度。 其温度传感器采用铂电阻分度号 Pt100/Pt1000，结合先进的补偿算法，能在快速升空过程中保持0.25%FS的高精度。 智能化是未来发展方向。融合物联网技术的传感器系统，如晨穹 QTFII08-1配备的NB-IoT通信模块，使气球能自主组网形成分布式观测阵列。结合AI算法，这些“天空实验室”将能实时优化飞行路径，主动追踪气象异常区域。 随着中国第 9次北极科考中探空气球的成功应用，这种古老而创新的探测手段正在全球气候研究中发挥更大价值。从手工雕刻柚木模具到智能化天空实验室，探空气球的技术突围仍在继续。

摘要 ：在聚焦气候变化、环境监测的当下，平流层超压气球监测地位日益凸显。晨穹研发的国产温度与压力传感器，以其专注行业的性能，成功打入这一关键领域。压力传感器精度高达 0.02% FS，温度传感器精度达 0.5%，在环境适应、低功耗、小型化等方面突出，为平流层超压气球监测提供坚实数据支撑，助力大气环境研究与气候科研突破，带领国产传感器在相关领域强势崛起。 一、引言 在 “双碳目标”“绿色发展” 等热词带领时代发展潮流的当下，气候变化和大气环境研究热度居高不下。平流层超压气球作为高空探测的 “先锋军”，能深入平流层，获取珍贵一手数据，为气候、大气科学研究 “添砖加瓦”。传感器作为其 “感知神经”，性能优劣直接关乎监测成效。晨穹研发的国产温度与压力传感器，宛如两颗冉冉升起的新星，在平流层超压气球监测领域绽放耀眼光芒，也契合了当下 “国产替代”“科技自立自强” 等热搜趋势。 二、平流层超压气球监测：挑战重重的高空使命 平流层堪称地球大气层中的 “高冷地带”，温度低至 - 50℃甚至更低，气压仅为地面的 1/10 至 1/100 。超压气球在这片空域执行监测任务，宛如在严苛战场冲锋的战士。一方面，对数据精度要求很高，温度数据关乎大气环流研究，压力数据影响气球飞行姿态与高度控制，高精度数据是剖析平流层奥秘的 “钥匙”；另一方面，要能在特殊温度、气压下稳定工作，且因气球载重和能源供给受限，传感器必须做到低功耗、小型化。在 “特殊环境挑战” 这一热搜话题下，如何实现平流层精准监测，成为科研人员亟待翻越的 “高山”。 三、晨穹压力传感器：石英科技铸就监测利刃 晨穹 RPS01 石英绝压压力芯体，堪称压力监测领域的 “超级战士”。它以石英晶体为敏感材料，依托前沿的石英 QMEMS 工艺，精度可达 0.02% FS，在同类产品中很突出。其谐振频率稳定性优于 0.001%，长期漂移率＜0.02%/ 年，数据稳定性令人赞叹。工作温度范围覆盖 - 55℃～+125℃，适配平流层温度区间。全隔离式电路设计宛如给传感器穿上 “电磁防护服”，有效隔绝供电噪声与外部电磁干扰，确保信号纯净如初。体积小、集成度高的优势，让它在有限空间内也能 “大显身手”。耐低压与抗过载能力出众，量程覆盖范围广，过压可达 1.5FS ，为超压气球在不同高度精准测量气压保驾护航，诠释了 “高精度传感器” 的热搜定义，成为平流层监测的选择。 四、晨穹温度传感器：稳定可靠的温度 “捕手” 晨穹 ITTF11 一体化温度变送器，是捕捉平流层温度变化的 “能手”。测温范围 - 40℃~300℃，平流层温度变化尽在其 “掌握”，0.5% 的精度满足科研对温度数据的严苛要求。二线制 4~20mA DC 输出，传输距离远且抗干扰能力强，数据传输 “稳如泰山”。温度模块内部采用环氧树脂浇注工艺，机械保护等级达 IP65 ，无论是平流层的刺骨低温，还是高空气流的猛烈冲击，都无法影响其正常工作，能可靠地将温度数据传输回地面监测站。在 “远距离数据传输”“抗干扰传感器” 等热搜趋势下，这款温度传感器凭借强大适应性与可靠性，成为平流层超压气球监测的得力助手。 五、国产之光：助力监测领域迈向新高度 晨穹这两款传感器，凭借高精度、强适应性、低功耗和小型化等优势，与平流层超压气球监测需求 “无缝对接”。它们的应用，使超压气球能获取更精准温度和压力数据，为大气环境研究提供可靠依据，助力科研人员深入洞悉平流层大气结构与变化规律，为气候研究、天气预报等领域注入强大发展动力。在 “国产科技崛起”“空间探测技术突破” 的时代浪潮下，晨穹传感器正带领我国相关领域实现跨越发展，未来有望在平流层监测乃至更广阔空间探测领域，创造更多辉煌，持续刷新行业认知。

作为自然界最敏锐的“通用语言”之一，从破土而出的植物新芽到钢铁熔炉中的炽热火焰，温度一直都在无声地影响着万物运行的节奏，它不仅是农业播种与收获、牧业养殖与繁育、工业材料加工与产品制造等领域的关键生产因素之一，更是所有地球生物赖以生存的重要气候参数。 因此，如何更好地“读懂”温度已成为各行各业实现提质增效的重要突破点之一，而数字温度传感器就是人类通过发展物联网技术让温度实现快速“说话”的重要途径。数字温度传感器是一种能直接输出数字信号的传感器，具有微型化、易集成、低功耗与高精度等优势，已被广泛应用于可穿戴设备、医疗监测、工业自动化、智能家居与智能楼宇等领域之中。 数字温度传感器，温度感知的“智慧大脑” 例如，华普微自主研发的T09就是一款高性能的数字温度传感器。T09测量精度可达±0.2℃（-10℃~65℃），可在1.71V–3.6V（0℃至125℃）电源电压范围内工作。同时，T09还采用了WLCSP封装技术，封装尺寸仅为1.5×1mm，工作电流仅为6 µA，待机电流仅为0.1µA，可为电池供电或需要移动的IoT设备提供更多的续航空间与灵活性。 T09是一个极易集成与使用的解决方案，具备出厂校准传感器、集成线性化功能，并支持8个独立的I²C地址配置，可在同一总线上部署8个T09器件，此外，T09还具备报警功能，可触发中断等保护机制，防止设备因温度过高而损坏。 数字温度传感器T09 功能框图 如上图所示，T09由温度传感器、A/D转换器、数字信号处理器、寄存器组和I²C总线接口等部分组成，可视为一个完整的数字温度传感器系统。在该系统中，温度传感器所生成的模拟信号会由A/D转换器转换为数字信号，该信号随后会由数字信号处理器进行进一步处理并写入寄存器。 T09的寄存器组由TVAL（温度寄存器-只读）、CONFIG（配置寄存器-读/写）、TLOW（最低温度报警寄存器-读/写）、THIGH（最高温度报警寄存器-读/写）以及INDEX（索引）所组成，用户主机可通过I²C总线接口访问这些寄存器以配置T09的运行模式或获取温度信息。 数字温度传感器T09 带串行接口的寄存器映射 例如，T09的CONFIG（配置寄存器）是一个16位寄存器，当用户主机通过I²C总线协议向地址0x1写入数据时，实际上就是在修改配置寄存器的16位值；而若是只读取该地址则是获取当前T09的配置状态。 数字温度传感器T09 16位配置寄存器（默认状态） 示例：若需设置T09为睡眠模式，用户主机可向地址0x1的配置寄存器写入16位数据——0000 0101 1000 0010（位8 SM由0写为1），T09会立即按新配置运行，进入睡眠模式。用户可通过灵活配置寄存器，使T09适应多种不同的应用场景。（注：更多细节请阅读T09产品规格书） 数字温度传感器，赋能设备温度“感知神经” 数字温度传感器T09可通过I²C总线接口直接与数字电路连接，其不仅能简化温度监测系统中的电路设计，降低系统成本，还能提升系统整体的稳定性和可靠性。 数字温度传感器T09 应用原理图 在智能家居方面，通过将数字温度传感器嵌入到空调、地暖等智能家居设备中，即可实时监测室内温度，并根据寄存器设置的温度阀值自动调节设备的工作状态，从而能在实现节能减排的同时，提高用户的生活舒适度。 在可穿戴设备方面，通过将数字温度传感器嵌入到智能手表、智能手环等智电子设备中，即可精准捕捉人体的温度波动。同时，通过寄存器设置最低温度与最高温度的报警值，还能在人体体温持续超过温度阈值时，通过振动或其他方式警报人体温度正处于异常状态。 展望未来，随着物联网、大数据、人工智能等前沿技术的深度融合，数字温度传感器将不仅仅是温度的“感知神经”，更将成为智能系统中的“智慧哨兵”，在预防性维护、能源管理、健康监测等领域中发挥出更加不可替代的作用。