电子体温计中如何应用NTC热敏电阻


   NTC热敏电阻作为一种测温用的敏感元器件。它具有体积小,响应应速度快,精度高(最高可达±0.02℃),可靠性好的特性。困此被广泛应用于医疗设备中。最典型的应用是电子体温计和医疗监护仪。电子体温计是利用热敏电阻与简单的放大电路结合,就可检测千分之一度的温度变化,所以和电子仪表组成测温计,能完成高精度的温度测量。 电子温度计一般是用来测量人体体温或动物体温,因此对NTC热敏电阻的精度和可靠性要求比较高。温度精度要求一般要高达±0.1℃(对应阻值精度为0.3%)。


NTC热敏电阻作为电子体温计的测温元件,它具有体积小,响应速度快的优点,但NTC热敏电阻的温度、阻值对应关系是非线性的。其R-T曲线呈类似半抛物性的一种形态(阻值随温度升高吃呈下降趋势),且具有离散性。因此,NTC热敏电阻只能在一定的温度段内确保其精度在较窄的范围内。(如25℃~50℃),离中心温度点越远,温度误差范围越宽。电子体温计上用的NTC热敏电阻一般关注25℃~50℃这一温度段的精度,因此,通常会以37℃为中心值进行调阻,确保了其在25℃~50℃这一温度段的精度可控制在±0.2℃~±0.4℃内,37℃±5℃的温度段内精度可控制在±0.1℃。


由于高精度,高可靠的NTC热敏电阻制作工艺相对复杂,周期长。成本相对较高。因此。出于成本考虑,目前国内通常采用NTC热敏电阻阻值精度在±1%内的即可,再配合放大电路,就可检测千分之一度的温度变化。


一.其设计原理和电路图见图1: 将图1电路中不平衡电压(或电流)加以放大,刚可设计了,


热敏电阻RT和R1,R2,R3组成一个测温电桥,在温度为+20℃时选定R1,R3,调节RP1使电桥平衡,当温度升高时,热敏电阻阻值变小,电桥输出的不平衡电压经运算放大器放大后可引起其反馈电路中的微安表相应的偏转,热敏电阻的阻值可选30KΩ或50KΩ。经测量其精度可达到±0.1℃。

华巨电子作为国内最大的敏感元器件生产厂商之一,负担起国家和民族的责任,让中国人用上自己的高精度电子体温计产品,提升中华民族的自信心和自尊心有着强烈的使命感,电子体温计最核心的元件就是感知温度的NTC温度传感器。因为是测量人体温度用的,所以要求温度传感器的准确性、稳定性和敏感度非常高。由于对测量精度、反应速度、电阻年漂移率等技术指标要求很高,我国目前大概70%左右的电子体温计用NTC热敏电阻温度传感器还需要依靠进口。因此这也是制约我国电子体温计产业化的瓶颈。之前有报道称,因为国内NTC生产企业技术工艺的影响,我国电子体温计用的NTC温度传感器需要百分之百地从国外或者我国台湾地区以及其在国内的独资企业提供,这是不准确的,国内也有不少企业早就开始了此方面的专项研发,而且已经开始为电子体温计的成品生产厂家配套。但受其NTC温度传感器工艺水平的限制,其配套生产出来的电子体温计在测温精度、反应速度、稳定性等方面总是不太理想,或多或少的与实际温度存在差异及温度漂移。为解决这一国内行业中的难题,南京华巨电子有限公司自2006年初开始,就组织专门的技术研发团队,对此项技术进行攻关,先后获得了四项国家专利,并开发出了用于此项产品测试的控温精度在0.002℃(即千分之二度)的恒温油槽(获得国家专利)。经过长达三年之久的技术攻关,于2008年底终于研发出了可以与世界先进NTC生产企业相媲美的电子体温计专用NTC温度传感器。


  该传感器的分辨率可达±0.01℃,精确度可达±0.02℃,反应速度<2.8秒,产品稳定性好,电阻年漂移率≤0.1%(相当于小于0.025℃)。经国内外用户反复论证和权威机构检测,产品性能已完全达到了如日本等世界先进NTC生产企业的水平,并远超于韩国、台湾。2007年,这一产品获得了国家科技部创新基金的无偿资助 (立项代码:07C26213210427),2009年通过国家科技部专家组的项目验收(证书编号:090726)。此外,该产品还获得江苏省高新技术产品称号,由于产品的出色性能,该研究项目2009年获得了南京市科技进步奖。这不仅说明了南京时恒电子科技有限公司对这一专向产品的研发面世所取得的巨大成功,也说明了国家对这一领域的高度关注及重视。目前,南京华巨电子有限公司该型号温度传感器已实现了批量生产及销售,月产量已达1500余万只,除向国内电子体温计生产企业配套外,还成功出口到北美、南美、南亚等地区。

电子体温计用温度传感器性能指标比较如下:




国内其他产品
日本产品
华巨产品
零功率电阻值精度误差
≤±0.16%
≤±0.08%
≤±0.08%
B值精度
≤±0.5%
≤±0.5%
≤±0.3%
年温度漂移率
≤±0.1℃
≤±0.025℃
≤±0.025℃
零功率电阻变化率
≤0.5%/年
≤0.1%/年
≤0.1%/年
热时间常数
≤3.2s
≤2.8s
≤2.8s
耗散系数
≥0.7mw/℃
≥0.7mw/℃
≥0.7mW/℃
工作温度范围
-20~100℃
-30~100℃
-40~100℃


  可以预言,包括电子体温计在内的环保电子产品将迎来一个快速发展的崭新时期。



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