黄晶晶温传感器

1、温度传感器姓名：黄晶晶学院：四川大学软件学院年级：2011级学号：1143111307邮箱：摘要：温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。测温传感器可分为电阻式传感器，半导体温度传感器，晶体温度传感器，非接触型温度传感器，热电式传感器，光纤温度传感器，液压温度传感器，智能温度传感器。关键词：温度，测温传感器，转换，电信号。Temperature transmitterAbstract: The temperature is representation objects cold and hot

2、 degree of physical quantity. Temperature can only through the object with temperature changing certain characteristics to indirect measurement. Temperature sensor is temperature information into easy to transfer and processing signals of sensors. Temperature sensor can be divided into resistance ty

3、pe sensor, semiconductor temperature sensor, crystal temperature sensor, non-contact temperature sensor, thermoelectric sensors, optical fiber temperature sensor, hydraulic temperature sensor, intelligent temperature sensor.Keywords: Temperature, temperature sensor, conversion, signal.正文：实验装置：DH-SJ5

4、温度传感器实验装置一、概述 DH-SJ5型温度传感器实验装置是以分离的温度传感器探头元器件，单个电子元件，以九孔板为实验平台来测量温度的设计性实验装置。该实验装置提供了多种测温方法，自行设计测温电路来测量温度传感器的温度特性。实验配有铂电阻Pt100、热敏电阻（NTC和PTC）、铜电阻Cu50、铜-康铜热电偶、PN结、AD590和LM35等温度传感器。本实验装置采用智能温度控制器控温。具有以下的特点：1、控温精度高、范围广、加热所需的温度可自由设定，采用数字显示。2、使用低电压恒流加热、安全可靠、无污染。加热电流连续可调。3、本仪器提供的是单个分离的温度传感器，形象直观，给实验带来了很大的方便

5、，可对不同传感器的温度特性进行比较，更易于掌握它们的温度特性。4、采用九孔板作为实验平台，提供设计性实验。5、加热炉配有风扇，在做降温实验过程中可采用风扇快速降温。6、整体结构设计新颖，紧凑合理，外型美观大方。二、主要技术指标1、 电源电压：AC220V10%(50/60HZ)2、 工作环境：温度040，相对湿度80%的无腐蚀性场合3、 控温范围：室温1204、 温度控制精度：0.25、 分辩率： 0.16、 控制方式：先进的PID控制三、温控仪与恒温炉的连线 图2-1Pt100的插头与温控仪上的插座颜色对应得相连接。红红；黄黄；蓝蓝。警告：在做实验中或做完实验后，禁止手触传感器的钢钾护套！温

6、度传感器特性实验实验一 热电阻特性实验【实验目的】1、研究Pt100铂电阻、Cu50铜电阻和热敏电阻（NTC和PTC）的温度特性及其测温原理。2、研究比较不同温度传感器的温度特性及其测温原理。3、掌握单臂电桥及非平衡电桥的原理，及其应用。4、了解温度控制的最小微机控制系统。5、掌握实验中单片机在温度实时控制、数据采集、数据处理等方面的应用。6、学习运用不同的温度传感器设计测温电路。【实验原理】 1、Pt100铂电阻的的测温原理金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100，电

7、阻变化率为0.3851/。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200650）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。按IEC751国际标准， 温度系数TCR=0.003851，Pt100（R0=100）、Pt1000（R0=1000）为统一设计型铂电阻。 TCR=(R100-R0)/(R0100) （1）100时标准电阻值R100=138.51。100时标准电阻值R1000=1385.1。Pt100铂电阻的阻值随温度变化而变化计算公式：-200t0 Rt=R01+At+Bt2+C(t-100

8、)t3 （2）0t850 Rt=R0（1+At+B （3）Rt在t时的电阻值；R0在0时的电阻值 。式中A、B、C的系数各为： A=3.9080210-3C-1 ；B=-5.80210-7C-2 ；C=-4.2735010-12C-4。三线制接法要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知： （4）当R1=R2时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导

9、线电阻的影响，但分析可见，采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。 2、热敏电阻温度特性原理(NTC型)热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它有负温度系数和正温度系数两种。负温度系数的热敏电阻(NTC)的电阻率随着温度的升高而下降(一般是按指数规律)；而正温度系数热敏电阻(PTC)的电阻率随着温度的升高而升高；金属的电阻率则是随温度的升高而缓慢地上升。热敏电阻对于温度的反应要比金属电阻灵敏得多，热敏电阻的体积也可以做得很小，用它来制成的半导体温度计，已广泛地使用在自动控制和科学仪器中，并在物理、化学和生物学研究等方面得到了广泛的应用。在一定的温度范

10、围内，半导体的电阻率r和温度T之间有如下关系： (5)式中A1和B是与材料物理性质有关的常数，T为绝对温度。对于截面均匀的热敏电阻，其阻值RT可用下式表示： (6) 式中RT的单位为，r的单位为cm ，为两电极间的距离，单位为cm，S为电阻的横截面积，单位为cm2。将(5)式代入(6)式，令，于是可得： (7)对一定的电阻而言，A和B均为常数。对(7)式两边取对数，则有 (8)与成线性关系，在实验中测得各个温度T的RT值后，即可通过作图求出B和A值，代入(7)式，即可得到RT的表达式。式中RT为在温度T(K)时的电阻值()，A为在某温度时的电阻值()，B为常数(K)，其值与半导体材料的成分和制

11、造方法有关。图3-1表示了热敏电阻(NTC)与普通电阻的不同温度特性。 3、Cu50铜电阻温度特性原理 铜电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发 图3-1生变化的特性来测量温度的。铜电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。 4、单臂电桥原理惠斯登电桥线路如图3-2所示，四个电阻R1、R2、R0、RX连成一个四边形，称电桥的四个臂。四边形的一个对角线接有检流计，称为“桥”，四边形的另一个对角线上接电源E，称为电桥的电源对角线。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D之间的

12、电位不相等时，桥路中的电流Ig0， 检流计的指针发生偏转。当C、D两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流Ig=0，检流计指针指零，这时我们称电 桥处于平衡状态。 图3-2 当电桥平衡时， ，则有 ， 即于是 根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂的电阻，因此，电桥测电阻的计算式为 (9) 电阻为电桥的比率臂，R0为比较笔，常用标准电阻箱。Rx作为待测臂，在热敏电阻测量中用RT表示。【实验仪器】 九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ型温度传感器实验装置，数字万用表，电阻箱(自备)。【实验内容与步骤】1、用万用表直接测量法1）参照附录4的使用方法，将温度传感

13、器直接插在温度传感器实验装置的恒温炉中。在传感器的输出端用数字万用表直接测量其电阻值。本实验的热敏电阻NTC温度传感器25的阻值5K；PTC温度传感器25的阻值350。 图3-32）在不同的温度下，观察Pt100铂电阻、热敏电阻（NTC和PTC）和Cu50铜电阻的阻值的变化，从室温到120（注：PTC温度实验从室温到100。），每隔5(或自定度数)测一个数据，将测量数据逐一记录在表格内。3）以温标为横轴，以阻值为纵轴，按等精度作图的方法，用所测的各对应数据作出RTt曲线。4）分析比较它们的温度特性。【数据记录1】Pt100铂电阻数据记录 室温 19.87 序 号123456789101112温

14、度（）19.72030405060708090100110120R/V 107109115117121123127130135138145149【数据记录2】NTC负温度系数热敏电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100R （K）6.023.962.631.891.330.900.670.480.39【数据记录3】PTC正温度系数热敏电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100R （K）0.330.340.350.390.480.651.012.1113.78【数据记录4】Cu50

15、铜电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100R （）54.6257.1158.7860.9963.0765.4767.17769.2471.212、单臂电桥法1）根据单臂电桥原理，参照图1-2和1-3。按图3-3的方式连接成单臂电桥形式。运用万用表，自行判定三线制Pt100的接线。将R3用电位器代替。用DH-VC1直流恒压源恒流源的恒压源来提供稳定的电压源，范围05V。注意：将电压由05V缓慢调节，具体电压自定。2）将温度传感器作为其中的一个臂。根据不同的温度传感器，参照附录2和3中的温度传感器在0的对应阻值，把电阻器件调到与Pt100

16、或Cu50温度传感器对应得阻值（Cu50在0的阻值是50，用100并联220的电位器，比较臂R3的阻值可以按照同样思路来匹配），仔细调节比较臂R3使桥路平衡，即万用表的示数为零。NTC和PTC温度传感器以25时阻值为桥路平衡的零点。把电阻器件调到与NTC或PTC温度传感器对应得25时的阻值（NTC的阻值5K，用1K的电阻串联5K和220的电位器，比较臂R3的阻值可以按照同样思路来匹配），仔细调节比较臂R3使桥路平衡，即万用表的示数为零。3）参照附录4的使用方法。直接插在温度传感器实验装置的恒温炉中。通过温控仪加热，在不同的温度下，观察Pt100铂电阻、热敏电阻（NTC和PTC）和Cu50铜电阻

17、的阻值的变化，从室温到120（注：PTC温度实验从室温到100。），每隔5(或自定度数)测一个数据，将测量数据逐一记录在表格内。4) 以温标为横轴，以电压为纵轴，按等精度作图的方法，用所测的各对应数据作出V-t曲线。5）推导测量原理计算公式。 6）分析比较它们的温度特性。推导得公式:Uout=Rt/(Rt+R1)-Rx/(Rx+R2)UPt100铂电阻数据记录 室温 19.7 序 号1234567891011温度（）2030405060708090100110120电压/V 0.0080.0110.0150.0190.0230.0260.0300.0330.0360.0390.041NTC负温

18、度系数热敏电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100V）-0.2524-0.2535-0.7541-1.076-1.4357-1.6764-1.8433-1.9857-2.088PTC正温度系数热敏电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100mV-0.441.0413.2842.5695.89231.4545.41527.53447Cu50铜电阻数据记录 室温 19.7 序 号1234567891011温度（）2030405060708090100110120电压/V 0.0042

19、0.00650.00850.01030.0120.0140.0160.0180.0200.0220.024结论: Pt100铂电阻、热敏电阻（NTC和PTC）和Cu50铜电阻的U/T呈线性关系。3、恒流法1）按照图3-4接线。用DH-VC1来提供1mA或0.1mA直流电流源。用万用表测量取样电阻R0，调节DH-VC1上的恒流源的电位器使其两端的电压为1V或0.1V。注意：将电压由01V缓慢调节。2）将温度传感器直接插在温度传感器实验装置的恒温炉中。通过温控仪加热，在不同的温度下，观察Pt100铂电阻、 图3-4热敏电阻（NTC和PTC）和Cu50铜电阻的阻值的变化，从室温到120（注：PTC温

20、度实验从室温到100。），每隔5(或自定度数)测一个数据，将测量数据逐一记录在表格内。温控仪的使用方法详见附录4。 3) 以温标为横轴，以电压为纵轴，按等精度作图的方法，用所测的各对应数据作出V-t曲线。4）推导测量原理计算公式。 5）分析比较它们的温度特性。 6）分析比较单臂电桥法与恒流法这两种测量方法的特点4、学习运用电桥和差分放大器自行设计数字测温电路。 图3-5推导得公式：R=Uout*R0/(Uref-Uout)Pt100铂电阻数据记录 室温 19.7 序 号1234567891011温度（）2030405060708090100110120V 0.1090.1130.11760.1

21、2160.12580.13020.1320.13680.13920.14280.148NTC负温度系数热敏电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100V）5.223.4482.241.51561.12670.880.6880.47830.388PTC正温度系数热敏电阻数据记录 室温 19.7 序 号123456789温度（）2030405060708090100V0.38650.39150.420.47320.6040.791.454.32919.90Cu50铜电阻数据记录 室温 19.7 序 号1234567891011温度（）2030

22、405060708090100110120V0.0550.0570.0590.0620.0630.0650.0670.0690.0710.0730.075结论:正温度系数热敏电阻(PTC)随温度的变化成指数函数变化，在80以下阻值变化比较平滑，而在80以上变化非常快。整体成指数上升曲线。实验二 热电偶温差电动势测量与研究【实验目的】1、研究热电偶的温差电动势。2、学习热电偶测温的原理及方法。3、学习热电偶定标。4、学习运用热电偶传感器设计测温电路。【实验原理】 1、热电偶测温原理 热电偶亦称温差电偶，是由A、B两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的。当两个接点处于不同温度时(如图3-6

23、)，在回路中就有直流电动势产生，该电动势称温差电动势或热电动势。当组成热电偶的材料一定时，温差电动势Ex仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似关系式： EX( t-t0 ) （1）式中称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶,是不同的，其数值上等于两接点温度差为1时所产生的电动势。t工作端 的温度，t0为冷端的温度。 图3-6 为了测量温差电动势，就需要在图3-6的回路中接入电位差计，但测量仪器的引入不能影响热电偶原来的性质，例如不影响它在一定的温差t-t0下应有的电动势EX值。要做到这一点，实验时应保证一定的条件。根据伏打定律，即在A、B两种金属之间插入第三种金

24、属C时，若它与A、B的两连接点处于同一温度t0(图3-6)，则该闭合回路的温差电动势与上述只有A、B两种金属组成回路 时的数值完全相同。 所以，我们把A、B两根不同化学成份的金属丝的一图3-7 端焊在一起，构成热电偶的热端(工作端)。将另两端各与铜引线(即第三种金属C)焊接，构成两个同温度(t0)的冷端(自由端)。铜引线与电位差计相连，这样就组成一个热电偶温度计。如图3-7所示。通常将冷端置于冰水混合物中，保持t0 = 0，将热端置于待测温度处，即可测得相应的温差电动势，再根据事先校正好的曲线或数据来求出温度t。热电偶温度计的优点是热容量小，灵敏度高，反应迅速，测温范围广，还能直接把非电学量温

25、度转换成电学量。因此，在自动测温、自动控温等系统中得到广泛应用。在本实验的热点偶为铜-康铜热点偶，属于T型热点偶。其测温范围270400；优点有：热电动势的直线性好；低温特性良好；再现性好，精度高；但是(+)端的铜易氧化。【实验仪器】九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ型温度传感器实验装置，数字万用表。【实验内容与步骤】 1、对热电偶进行定标，并求出热电偶的温差电系数0。2、用实验方法测量热电偶的温差电动势与工作端温度之间的关系曲线，称为对热电偶标。本实验采用常用的比较定标法，即用一标准的测温仪器(如标准水银温度计或已知高一级的标准热电偶)与待测热电偶置于同一能改变温度的调温装置中

26、，测出Ex-t定标曲线。具体步骤如下： (1) 按图3-7所示原理连接线路，注意热电偶的正、负极的正确连接。将热电偶的冷端置于冰水混合物中之中，确保t0 =0。测温端直接插在恒温炉内。 (2) 测量待测热电偶的电动势。用万用表测出室温时热电偶的电动势（建议采用我公司的UJ33d型电位差计来测量），然后开启温控仪电源，给热端加温。每隔10左右测一组(t，Ex)，直至100为止。由于升温测量时，温度是动态变化的，故测量时可提前2进行跟踪，以保证测量速度与测量精度。测量时，一旦达到补偿状态应立即读取温度值和电动势值，再做一次降温测量，即先升温至100，然后每降低10测一组(t，Ex)，再取升温降温测

27、量数据的平均值作为最后测量值。另外一种方法是设定需要测量的温度，等控仪稳定后再测量该温度下温差电动势。这样可以测得更精确些，但需花费较长的实验时间。3、自行设计热电偶数字测温电路。4、实验注意事项（1）传感器头如果没有完全侵入到冰水混合物中，或接触到保温杯壁会对实验影响。（2）传感器头如果没有接触恒温炉孔的底或壁，会对实验产生影响。（3）加了铠甲封装的要比未加铠甲封装的热电偶误差要大。【实验数据与分析】1热电偶定标数据记录 室温t_1405_ ENt=_ 0.31_V t0 = 0 序 号12345678910温度t()2030405060708090100110电动势(mV)0.621.02

28、1.391.802.212.663.113.544.034.46序 号11121314151617181920温度t()1009080706050403020电动势(mV)3.973.482.992.542.101.651.270.900.58平均值序 号123456789温度t()2030405060708090100电动势(mV)0.600.961.331.7252.1552.63.053.514.0152作出热电偶定标Ext曲线用直角坐标系作Ext曲线。定标曲线为不光滑的折线，相邻点应直线相连，这样在两个校正点之间的变化关系用线性内插法予以近似，从而得到除校正点之外其他点的电动势和温度之

29、间的关系。所以，作出了定标曲线，热电偶便可以作为温度计使用了。3求铜康铜热电偶的温差电系数 在本实验温度范围内，Ex-t函数关系近似为线性，即E2 =t(t0 =0)。所以，在定标曲线上可给出线性化后的平均直线，从而求得。在直线上取两点a(Ea，ta)，b(Eb，tb)(不要取原来测量的数据点，并且两点间尽可能相距远一些)，求斜率 =0.04250 （2）即为所求的实验三 PN结正向压降与温度关系的研究和应用(仅供参考) 常用的温度传感器有热电偶、测温电阻器和热敏电阻等，这些温度传感器均有各自的优点，但也有它的不足之处，如热电偶适用温度范围宽，但灵敏度低、且需要参考温度；热敏电阻灵敏度高、热响

30、应快、体积小，缺点是非线性，且一致性较差，这对于仪表的校准和调节均感不便；测温电阻如铂电阻有精度高、线性好的优点，但灵敏度低且价格较贵；而PN结温度传感器则有灵敏度高、线性较好、热响应快和体小轻巧易集成化等优点，所以其应用势必日益广泛。但是这类温度传感器的工作温度一般为-50-150，与其它温度传感器相比，测温范围的局限性较大，有待于进一步改进和开发。【实验目的】 1、了解PN结正向压降随温度变化的基本关系式。 2、在恒定正向电流条件下，测绘PN结正向压降随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度及被测PN结材料的禁带宽度。 3、学习用PN结测温的方法。【实验原理】 理想的PN结的正向电流IF和正向压

31、降VF存在如下近关系式： （1）其中q为电子电荷；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；IS为反向饱和电流，它是一个和PN结材料的禁带宽度以及温度有关的系数，可以证明 （2）其中C是与结面积、掺质浓度等有关的常数，r也是常数（r的数值取决于少数载流子迁移率对温度的关系，通常取r=3.4）；Vg(0)为绝对零度时PN结材料的带底和价带顶的电势差。（2）式的具体证明参阅黄昆，谢德著的半导体物理。 将（2）式代入（1）式，两边取对数可得 （3） 其中 方程（3）就是PN结正向压降作为电流和温度函数的表达式，它是PN结温度传感器的基本方程。令IF=常数，则正向压降只随温度而变化，但是在方程（3）中还包含非线

32、性顶Vn1。下面来分析一下Vn1项所引起的线性误差。 设温度由T1变为T时，正向电压由VF1变为VF，由（3）式可得 （4）按理想的线性温度响应，VF应取如下形式 （5） 等于T1温度时的值由（3）式可得 （6） 所以 = （7） 由理想线性温度响应（7）式和实际响应（4）式相比较，可得实际响应对线性的理论偏差为 =V理想-VF= （8） 设T1=300K，T=310K，取r=3.4,由（8）式可得=0.048mV，而相应的VF的改变量约20 mV，相比之下误差甚小。不过当温度变化范围增大时，VF温度响应的非线性误差将有所递增，这主要由于r因子所致。 综上所述，在恒流供电条件下，PN结的VF对

33、T的依赖关系取决于线性项V1，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，这就是PN结测温的理论依据。必须指出，上述结论仅适用于杂质全部电离，本征激发可以忽略的温度区间（对于通常的硅二极管来说，温度范围约-50-150）。如果温度低于或高于上述范围时，由于杂质电离因子减小或本征载流子迅速增加，VFT关系将产生新的非线性，这一现象说明VFT的特性还随PN结的材料而异，对于宽带材料（如GaAs，Eg为1.43eV）的PN结，其高温端的线性区则宽；而材料杂质电离能小（如Insb）的PN结，则低温端的线性范围宽。对于给定的PN结，即使在杂质导电和非本征激发温度范围内，其线性度亦随温度的高低而有所不同，这是非线

34、性项Vn1引起的，由Vn1对T的二阶导数可知，的变化与T成反比，所以VFT的线性度在高温端优于低温端，这是PN结温度传感器的普遍规律。此外，由（4）式可知，减小IF，可以改善线性度，但并不能从根本上解决问题，目前行之有效的方法大致有两种： 1、利用对管的两个be结（将三极管的基极与集电极短路与发射极组成一个PN结），分别在不同电流IF1、IF2下工作，由此获得两者之差（IF1-IF2）与温度成线性函数关系，即 VF1-VF2= （9） 由于晶体管的参数有一定的离散性，实际值与理论值仍存在差距，但于单个PN 结相比其线性度与精度均有所提高，这种电路结构与恒流、放大等电路集成一体，便构成电路温度传

35、感器。2、采用电流函数发生器来消除非线性误差。由（3）式可知，非线性误差来自Tr项，利用函数发生器，IF比例于绝对温度的r次方，则VFT的线性理论误差为=0。实验结果与理论值比较一致，其精度可达0.01。【实验仪器】 九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ型温度传感器实验装置数字万用表。 【实验内容与步骤】 1）参照附录4，将“加热电流”开关置“关”位置，将“风扇电流”开关置“关”位置，接上加热电源线和信号传输线，两者连接均为直插式。PN结传感器引脚如图3-8所示。按图3-9方式连接电路。用DH-VC1直流恒压源恒流源来提供恒流源。 2）此时测试仪上将显示出室温TR，记录下起始温度T

36、R。把恒流源调节至1mA，记录下VF（TR）值。再将PN结传感器置于冰水混合物中，静置几分钟后，记录下VF（0）值。 3）测定VT曲线 图3-8把温度控制器温度设定在100，开启加热电流，并记录对应的VF和T，至于VF、T的数据测量，可按VF每改变10或15mV立即读取一组VF、T，这样可以减小测量误差。应该注意：在整个实验过程中，控温加热电流不要太大，确保升温速率慢，方便读数即可。且设定的温度不宜过高，最好控制在120以内。 4）求被测PN结正向压降随温度变化的灵敏度S（mV/)。以T为横坐标，VF为纵坐标，作VFT曲线，其斜率就是S。 *5）估算被测PN结材料的禁带宽度。根据（6）式，略去

37、非线性项，可得 Vg(0)=VF(0)+ T=VF(0)+ST 式中T=-273.2K，即摄氏温标与凯尔文温标之差。VF(0)为 0时PN结正向压降。将实验所得的Eg(0)=eVg(0)与公认值Eg(0)=1.21电子伏比较，求其误差。 图3-9 6）数据记录 实验起始温度：TR= 14.5 。 工作电流：IF= 1.0325 mA。起始温度为TR时的正向压降：VF（TR）= 1.0484 mV。序号12345678T()35.840.344.148.753.357.962.667.1V-10-20-30-40-50-60-70-80【实验数据与分析】1、 测VFT为何按V的变化读取T，而不是

38、按自变量T读取V。答:a。因为测 V-T曲线T因 V而变化，所以按 V的变化读取T。 b。因为温度T的读取，是由温度传感器晶体管这种电路结果结构与恒流、放大等电路集成一体，便构成集成电路温度传感器读取的。故只需要知道 V，而温度有传感器获知，便可得到 V-T曲线 2、测量时，为什么温度必须在-50-150范围内？ 答: 因为对通常的硅二级管来说，在温度-50摄氏度150摄氏度的范围内杂质全部电离，本征激发可以忽略的温度区，如果温度低于或高于上述范围时，由于杂质电离因子减小或本证载流子迅速增加，VF-T关系将产生新的非线性实验四 集成温度传感器【实验目的】 1、研究常用集成温度传感器（AD590

39、和LM35）的测温原理，及其温度特性。 2、学习用集成温度传感器设计测温电路。 3、比较常用的温度传感器与常用的集成温度传感器的温度特性。【实验原理】 集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测：式中，K波尔兹常数；q电子电荷绝对值。集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般10mV/K，温度0时输出为0，温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1uA/K。 一、集成

40、温度传感器电流型AD590 1、AD590概述AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（uA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：uA/K式中：流过器件（AD590）的电流，单位为uA；T热力学温度，单位为K。 2、AD590的测温范围为-55+150。 3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1uA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出阻抗10M。 图3-105、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精

41、度最高， 在-55+150范围内，非线性误差为0.3。AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。2、AD590的应用电路 1）基本应用电路图3-11是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R为1k时，输出电压V0随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使V0=273.2mV。

42、或在室温下(25) 条件下调整电位器,使V0=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。 *2）摄氏温度测量电路(仅供设计参考)如图3-12所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放LF355的增益。调整方法如下：在0时调整R2，使输出V0=0，然后在100时调整R4使V0=100mV。如此反复调整多次，直 图3-11 至0时，V0=0mV，100时V0=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么V0应为25mV。冰水混合物是0环境，沸水为100环境。 要使图3-12中的输出为200mV/，可通过增大反馈电阻（图中反馈电阻由R3与

43、电位器R4串联而成）来实现。另外，测量华氏温度（符号为）时，因华氏温度等于热力学温度减去255.4再乘以9/5，故若要求输出为1mV/，则调整反馈电阻约为180k。 图3-12 图3-13 当温度为0时，V0=17.8mV；温度为100时，V0=197.8mV。AD581是高精度集成稳压器，输入电压最大为40V，输出10V。*3）温差测量电路及其应用(仅供设计参考)电路与原理分析 图3-13是利用两个AD590测量两点温度差的电路。在反馈电阻为100k的情况下,设1#和2# AD590处的温度分别为（）和（），则输出电压为 Vout=（t1-t2）100mV/图中电位器R2用于调零。电位器R4用于调整运放LF355的增益。由基尔霍夫电流定律： （1）由运算放大器