基于热电效应的温室大棚自供电土壤温度传感器的设计与制备

摘要

【目的】针对温室大棚土壤温度的监测受外部电源供电限制及其灵敏度低等问题,设计并制备具有可持续、高稳定性自供电和高灵敏度的土壤温度传感器。【方法】通过ANSYS模拟仿真优化基于热电效应的温度传感器的基底结构、厚度和热电器件的热端面积,并采用最佳优化工艺参数,以图案化沉积高性能碲化铋基薄膜热电材料并用铜薄膜电极将其串联,获得高灵敏度的基于热电效应的温室大棚自供电土壤温度传感器。【结果】基底中间镂空结构、基底厚度越薄和热电器件热端面积越大均有利于温度传感器性能的提升。在温差为5~80 K范围内,传感器的输出电压与温差呈线性关系,其灵敏度高达5.317 mV·K^(-1)。【结论】基于热电效应的土壤温度传感器具有灵活性强和精准监测温室大棚土壤温度的能力,在农业温室大棚自供电监测土壤温度方面具有重要的应用价值。