近日，國家能源局公布了 2021 年光伏發(fā)電建設(shè)運行情況。數(shù)據(jù)顯示，截至 2021 年底累計并網(wǎng)容量 30598.7 萬千瓦，其中集中式光伏電站 19847.94 萬千瓦，分布式光伏 10750.8 萬千瓦。
光伏發(fā)電作為國家實現(xiàn)碳中和、碳達峰的一部分，在今年政府工作報告和“兩會”期間都得到廣泛關(guān)注。為有序推進低碳發(fā)展工作，以光伏發(fā)電為代表的清潔能源逐漸成為增量能源主要解決方案之一。
在光伏發(fā)電時，溫度是不可缺少的一部分。在發(fā)電站設(shè)計過程中，溫度傳感器也是重要的一份子。
01應(yīng)用廣泛的溫度傳感器
溫度是表征物體冷熱程度的物理量，無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中還是日常生活中溫度都是一個很重要且普遍的測量參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進國民經(jīng)濟的發(fā)展起到非常重要的作用。尤其是近年疫情肆起，紅外測溫傳感器的應(yīng)用也越來越多。種種因素導(dǎo)致溫度傳感器在市場中占有較大份額。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位，約占19%。
溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。作為溫度測量儀表的核心部分，溫度傳感器也是品種繁多，不同場景所使用的溫度傳感器也常常不盡相同。
根據(jù)其應(yīng)用范圍和感應(yīng)能力，可以把溫度傳感器分成六種類型：熱電偶、電阻溫度傳感器RTD、熱敏電阻、PN結(jié)型傳感器、紅外溫度傳感器和溫度計。
熱電偶
熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。
它具有精度高、慣性小、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣和輸出信號便于遠傳等特點。
由于熱電偶是一種無源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。
熱電偶多與儀表、記載儀表、電子盤算機等一起搭配使用，進行高溫或是低溫的測量。在石油、化工、鋼鐵、造紙、熱電、核電、軍事、航天等行業(yè)多被用作進行高溫測量的儀器，提供精度保障。同時，在物聯(lián)網(wǎng)的樓宇自動化等領(lǐng)域，溫度控制也必不可少，熱電偶在自動化設(shè)備溫度感應(yīng)方面起到了重要的作用。
熱電阻傳感器RTD
熱電阻傳感器RTD是一種接觸式電阻傳感器，其電阻隨傳感器溫度升高而增大。
通常RTD材料包括銅、鉑、鎳及鎳/鐵合金，所以價格自然也就比較高。同時，RTD也是一種無源設(shè)備，它不會單獨產(chǎn)生輸出?？墒褂猛獠侩娮釉O(shè)備來測量傳感器電阻，方法是使小電流通過傳感器，以產(chǎn)生電壓。
在應(yīng)用方面，RTD作為一種用來測量空氣、土壤和水的溫度傳感器，主要用在土壤探測儀等精密儀器中。鑒于鉑電阻溫度傳感器具有極佳的可互換性和長期穩(wěn)定性，多應(yīng)用在氣象和環(huán)保等部門。
熱敏電阻
熱敏電阻也是一種接觸式電阻傳感器，其電阻隨溫度的變化更加靈敏。熱敏電阻體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、價格低廉、原料資源豐富，使用也很方便。
按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）。正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而增大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而減小。
鑒于PTC的電阻與溫度正相關(guān)，其多與電路串聯(lián)使用，多用于溫度補償、過流保護、過熱保護、自控加熱、馬達啟動、彩電消磁等，例如電器設(shè)備的過熱保護、無觸點繼電器、自動增益控制、電機啟動、火災(zāi)報警和溫度補償?shù)取?/p>
而NTC的電阻與溫度負相關(guān)，多用于溫度補償、溫度測量、流量測試、抑制浪涌電流等，在開關(guān)電源，UPS電源，電子鎮(zhèn)流器、自動調(diào)節(jié)加熱器等設(shè)備中廣泛使用。
PN結(jié)溫度傳感器
PN結(jié)溫度傳感器是一種半導(dǎo)體敏感器件, 它能實現(xiàn)溫度與電壓的轉(zhuǎn)換。在常溫范圍內(nèi)兼有熱電偶，鉑電阻，和熱敏電阻的各自優(yōu)點，同時它克服了這些傳統(tǒng)測溫器件的某些固有缺陷，是自動控制和儀器儀表工業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)元器件之一。
但它的測溫范圍比較窄，測溫范圍一般在-50℃~150℃，但也足以廣泛應(yīng)用。多被用于溫室大棚、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)療器械、家電等領(lǐng)域。
紅外傳感器
紅外傳感器又叫熱釋電紅外傳感器，是非接觸式溫度傳感器的代表。自然界中一切高于絕對零度的物體都在源源不斷地像外界散發(fā)熱量，而紅外傳感器可以感受這些熱量并將其轉(zhuǎn)換為電信號，從而表達出溫度的高低。
大部分使用的是PIR傳感器來檢測熱量，現(xiàn)在的許多公司在生產(chǎn)過程中會將PIR和放大器、芯片封裝在一起，形成一個模組進行銷售。
紅外傳感器的應(yīng)用大家都不陌生，現(xiàn)在防疫所用的測溫儀多使用就是紅外傳感技術(shù)。除此之外，紅外線傳感器可檢測飛機發(fā)動機的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)溫度異常部位，進行預(yù)警；人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器可以對地球云層進行監(jiān)視，實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報；具有紅外傳感器的望遠鏡可用于軍事領(lǐng)域，探測敵人位置等。在人體測溫、人體感應(yīng)、感應(yīng)燈等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，與我們的生活息息相關(guān)。
溫度計
溫度計也是我們生活中最常見到的測量溫度的儀器，如干濕球溫度計、水銀/酒精溫度計、液晶溫度計等。
干濕球溫度計常用于氣象站的百葉箱測量溫度或者實驗室等場所的溫度測量，精度較高。水銀、酒精溫度計是常用體溫計的類型，利用這些液體的熱脹冷縮來測出溫度。當(dāng)液晶溫度計相變時，其光學(xué)性質(zhì)也會改變，使液晶看起來變了色。盡管液晶溫度計讀數(shù)容易，但是精確度不足，常用于觀賞用魚缸中以指示水溫。
02溫度傳感器的市場發(fā)展
隨著溫度傳感器在先進便攜式醫(yī)療設(shè)備中的普及率不斷提高，汽車領(lǐng)域?qū)囟葌鞲衅鞯男枨蟛粩嘣鲩L，家庭和樓宇自動化系統(tǒng)的采用不斷增加，溫度傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。
據(jù)統(tǒng)計，全球溫度傳感器市場規(guī)模預(yù)計將從2020年的63億美元增長到2027年的88億美元，復(fù)合年增長率為4.8％。
然而，如此廣闊的溫度傳感器的市場卻多被歐美等國外企業(yè)所占據(jù)。例如我們熟知的霍尼韋爾、德州儀器、德國堡盟、西門子、ABB、意法半導(dǎo)體等，他們多從最開始的傳感器出發(fā)，一步步兼并上下游，最后打造出一條全產(chǎn)業(yè)鏈的大公司。
當(dāng)然，國內(nèi)也有出現(xiàn)許多正在成長的溫度傳感器制造商。
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