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温度传感器温度特性测试与研究 (FB810型恒温控制温度传感器实验仪) 实 验 讲 义 杭州精科仪器有限公司 一、集成电路温度传感器的特性测量及应用 随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台数字式温度计。 【实验原理】 集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： 式中，为其输出电流，单位:，为摄氏温度，为斜率,一般的,即如果该温度传感器的温度升高或降低，那传感器的输出电流增加或减少，为摄氏零度时的电流值，其值恰好与冰点的热力学温度相对应。（对市售一般， 略有差异。）利用集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即器件在时，数字电压显示值为“0”，而当器件处于时，数字电压表显示值为“”。 【实验仪器】 型恒温控制温度传感器实验仪，如右图所示： 大烧杯、加热器、冰瓶、各种温度传感器等。 【实验内容】 一．的测试方法： 1．为两端式集成电路温度传感器，它的管脚引出端有两个，如图1所示：序号1接电源正端（红色引线）。序号2接电源负端(黑色引线)。至于序号3连接外壳，它可以接地，有时也可以不用。工作电压，通常工作电压，但不能小于，小于出现非线性。 2. 数显式温度计等。 二. 传感器温度特性测量及数字式温度计的设计： 1. 按图2接线（的正负极不能接错）。测量集成电路温度传感器的电流与温度的关系，取样电阻。把实验数据用最小二乘法进行拟合，求斜率、 截距和相关系数。实验时应注意温度传感器为二端铜线引出，为防止极间短路，两铜线不可直接放在水中，应用一端封闭的薄壁试管套保护，其中注入少量硅油，使之有良好热传递。（实验中如何保证集成温度传感器与数显温度计处在相同温度位置） 2.制作量程为范围的数字温度计。把三只电阻箱、直流稳压电源及数字电压表按图3接好。将带试管放入冰瓶中（内装冰水混合物），取，，调节使数字电压表示值为零。然后把放入其他温度如室温的水中，用温标准度计进行读数对比，求出百分差。 3.令图3中电源电压发生变化，如从变为，观测一下，传感器输出电流有无变化？分析其原因。 三．传感器的输出电流和工作电压关系测量： 将传感器处于恒定温度，将直流电源、传感器、电阻箱、直流电压表等按图4接电路线。调节电源输出电压从，测量加在传感器上的电压与输出电流）的对应值，要求实验数据点以上。用坐标纸做传感器输出电流与工作电压的关系图，求出该温度传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压。 【实验数据及处理】 1.测量传感器输出电流和温度之间的关系。求关系的经验公式。 表1 传感器温度特性测量 37 38.5 40 41.5 43 44.5 46 0.309 0.312 0.313 0.315 0.316 0.318 0.319 30.9 31.2 31.3 31.5 31.6 31.8 31.9 表1 数据用最小二乘法拟合： 求斜率；截距；相关系数；所以，关系为：。 与灵敏度标准值相比，求相对误差 ：。 2．传感器的输出电流和工作电压关系测量： 表2 传感器伏安特性测量 1.418 1.806 2.697 3.694 4.695 5.695 6.695 7.692 8.695 9.689 0.08 0.192 0.3 0.3 0.3 0.3 0.301 0.301 0.302 0.301 8.0 19.2 30.0 30 30 30 30.1 30.1 30.2 30.1 用坐标纸作传感器输出电流与工作电压的关系曲线图，从图中求出该温度传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压。 从传感器输出电流与工作电压的关系曲线图中，得到时，传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压。 【思考题】 电流型集成电路温度传感器有哪些特性？它比半导体热敏电阻、热电偶有哪些优点？ 应该是集成电路的控制较完善，相对可以做得更准确，反应速度也会更快，但相对电路的构成会复杂。 如何用集成电路温度传感器制作一个热力学温度计，请画出电路图，说明调节方法。 集成温度传感