[发明专利]一种阵列式稀土镍基氧化物精密测温系统及使用方法

说明书

本发明属于敏感电阻器件与传感器领域，具体地涉及一种基于阵列式稀土镍基钙钛矿氧化物的温度敏感器件组、系统及其使用方法。重稀土元素的稀土镍基氧化物具有宽温域负阻温系数电阻特性，可对目标温度粗测；中、轻稀土元素的稀土镍基氧化物，可对粗测温度精密测量，即在锁定目标温度范围后通过切换控制器切换至与其相对应温度范围具有金属绝缘体相变特性的中、轻稀土镍基氧化物传感器元器件，并匹配相应的阻温关系线性化电路，实现对温度的精密测量。与传统的测温器件相比，本发明阵列式测温系统具有工作温区范围宽、探测灵敏度高、工作模式灵活等优势；该技术可与人工智能结合实现对温度的自动高精度测量，有巨大的应用潜力和宽广的应用前景。

技术领域

本发明属于敏感电阻器件与传感器领域，具体地涉及一种基于阵列式稀土镍基氧化物的温度敏感器件组、系统及其使用方法。

背景技术

温度是一个描述了物体冷热程度的物理量，属于国际单位制七个基本量之一【1-2】。地球上各种生物的生存都对温度有一定的要求，而人类的各种生活如农业生活、工业生产以及科学研究离不开温度的测量。因此，在现有的温标体系下【3】，开发新型自动宽温区高精度探测与表征的电子材料与器件，对电热转换领域具有重要的科学意义和产业用途，同时也可以为进一步探索全自动宽范围高精度人工智能温度探测器的开发提供一定的依据。

温度测量的方法目前主要包括两种，一种是接触式测温方法，另一种是非接触式测温【4】。接触式测温方法在测量时需要被测物体与测量器件充分接触，一般测量的是被测物体和测量器件之间的平衡温度，因此，在测量时有一定的干扰，其中以热电偶测温技术发展较为成熟【5】。热电偶测温是通过由两种不同金属材料组成的测温器件，当两端有温度差时，会产生电势差，通过该电势差与温度的单值关系就可以反应出温度的大小，具有结构简单，响应快的优点，应用比较广发【6-7】。另一方面，非接触式测温方法不需要与被测物体接触，通常对温度场的干扰小，但是该方法容易受到被测物质表面情况以及测量背景的影响【8】。目前来说，这方面主要是红外测温技术，该测温方法依靠的是热辐射定律，理论上需要待测物体是完全的黑体才能使得测量结果完全正确，因此在实际测量时原理往往更加复杂，且容易受到被测物质所在背景环境的温度的影响测量结果【9-10】。其他高精度的非接触式高精度测温方法，往往需要复杂的技术处理手段或高昂的价格，这两点限制了其大范围使用。

以上传统的热电偶、红外测温方法目前以及技术成熟，且使用方便，在探索新的测量技术时，依然能够被广泛使用。但是随着新技术和新工艺的不断发展，一些新型的具有更加优异性能的传感器在逐渐兴起，比如薄膜温度传感器【11-12】，它主要依靠的是微米级的薄膜，具有一系列的优点如体积小、热扰动小、响应时间短、灵敏度高等，适合微小范围内的温度测量，另外，在低温传感器方面的研究也与国外研究有较大的差距【13】，需要进一步的研究和探索。

然而，值得注意的是以上测量技术在一定程度上依旧需要根据测量温度范围的不同而选择不同的测量技术，例如红外测温技术的测温范围主要是在高温阶段具有较高的准确度，而适用于跨越低、中温区的宽范围精密测温技术尚有待进一步发展。

参考文献：

【1】杨秋兰，浅谈温度测量的发展现状，科技传播，2010(14)：116+113.

【2】Joachim Fischer,Christof Gaiser,Bernd Fellmuth,Wolfgang Buch.NewDefinition of the Kelvin.ACTA METROLOGICA SINICA,2008,29(4A):1-10.

【3】J F Schooley.Tem its measurement and control in science andindustry.New York:American Institute of Physics,1992.

【4】杨永军，温度测量技术现状和发展概述，计测技术，2009,29(04):62-65.