靈敏度一致化的pn結溫度傳感器的製作方法
2023-05-19 05:36:26 1
專利名稱:靈敏度一致化的pn結溫度傳感器的製作方法
本實用新型屬於溫度傳感技術，用於－50～700℃範圍測溫。
用PN結感溫元件測溫有許多優點，但是存在靈敏度離散性大的缺點。針對這一問題國外有一種解決方案，將PN結感溫元件作為一橋臂而組成測量電橋，然後再將溫度敏感電壓信號經差分放大後輸出如美國「FLUKE」公司即採用上述方法，其缺點是，(1)在環境溫度變化時須對讀數加偏移修正量；(2)零參考信號電平的穩定性依賴於並聯於電源兩端的穩壓二極體的穩壓性能，但其穩壓值在環境溫度變化，以及感溫元件特性阻抗大幅度變化時，均引起穩壓值的偏移，零參考點隨之偏移；(3)因橋路中無恆流措施，不利於寬溫程內達到良好的線性；感溫元件工作電流只有幾個微安，影響電路抗串模幹擾的性能；(4)測量範圍小，為－50～150℃，且只對0.7伏左右的結壓傳感器有效。
本實用新型的目的是針對上述缺點而設計的一種不受環境溫度影響、靈敏度一致化的溫度傳感器，其工作電流大，測量範圍寬，適用於寬結壓範圍的傳感器，其輸出可通過數字電壓表直接讀出被測溫度。
本實用新型的特徵是，採用測量電橋和差分放大器線路，將PN結溫度敏感元件DC通過屏蔽電纜作為一橋臂接入測量橋路中。與橋路電源正極連接的兩橋臂中分別串入流二極體D1、D2，使和橋路電源並聯的兩支路為恆流，以保證DC在寬動態阻抗範圍內有較好的變換線性以及穩定的零參考電平；與橋路電源負極連接的一橋臂中串入，R4∥D3的迴路，用以補償恆流二極體的溫度漂移；與橋路電源負極連接的另一橋臂中接入溫度敏感元件DC。
圖1為本實用新型典型線路圖。
圖中E為電源，1、2、3、4間的四端網路為測量電橋，橋路電源加在測量電橋的3、4端，1、2端為溫度敏感電壓信號輸出端。DC為PN結溫度敏感元件，B為差分比側(負)放大器。測量橋路的端點3、4通過電阻R1、R2分別與電源E的正、負極連接，在測量橋路端點3與電源正極之間串入R1，端點4與電源負極之間串入R2；測量橋路端點1、2輸出溫度敏感電壓信號經差分比例(負)放大器B放大後由5、6端輸出；PN結溫度敏感元件DC通過屏蔽電纜作為一橋臂接入測量橋路的橋臂1、4中，DC負極與橋路電源負極連接，正極與端點1連接，在與橋路電源正極連接的橋臂3、1中串入恆流二極體D1，使和橋路電源並聯的D1、R3、DC構成的支路為恆流，以保證DC在寬動態阻抗範圍內有良好的變換線能；在與橋路電源正極連接的另一橋臂3、2中串入恆流二極體D1，恆流二極體D2的正極與橋路電源的正極連接，負極與調零電位器W1連接，零參考點2為電位器W1的滑動端，在與橋路負極連接的橋臂2、4中串入R4∥D3迴路，用以補償恆流二極體的環境溫度漂移，由於恆流二極體D2的接入使和橋路電源並聯的D2、W1、R4∥D3、R5構成的支路為恆流。以保證溫度敏感電壓信號零參考點2有穩定的零參考電平。因為恆流二極體D1、D2的接入可使該電路電源E在較寬的範圍內波動(5.2～6.7V)而不影響測量精度。差分放大器B為差分比例(負)放大器，可將2～3mV／℃信號變為1mV／℃歸一化靈敏度信號，而後從5、6端輸出，接數字電壓表，即可按1mV／℃的比例直接讀出被測溫度。
按圖1線路已做出樣機，該樣機測量範圍為0～500℃，一致化靈敏度為1mV／℃，線性度為0.5％，遠傳500米，時間常數為0.3秒，環境升溫40℃、漂移量小於1.5℃，電源使用國產6伏層選電池，連續開機72小時，漂移小於2℃，電源電壓適應範圍為5.2～6.7伏，綜合誤差小於1％，溫度敏感元件工作電流為100μA。
本實用新型適用測量範圍為－50℃～700℃，溫度敏感元件結壓適用範圍為0.6～2.5伏。體積小、外徑可達1.6mm。
權利要求
1.一種用於中低溫範圍測溫的靈敏度一致化的PN結溫度傳感器，由測量橋路和差分放大器組成，將PN結感溫元件Dc作為一橋臂接入測量橋路1、4中，其特徵是，(1)在與橋路電源正極連接的橋臂3、1中串入恆流二極體D1；(2)在與橋路電源正極連接的橋臂3、2中串入恆流二極體D2，恆流二極體D2正極與橋路電源正極連接，負極與調零電位器W1連接；(3)在與橋路電源負極連接的橋臂2、4中串入R4∥D3迴路；(4)PN結感溫元件Dc負極與橋路電源負極連接，正極與串入恆流二極體D1的橋臂3、1的端點1連接。
2.按照權利要求
1所述的靈敏度一致化的PN結溫度傳感器，其特徵是溫度敏感電壓信號零參考電平端點2為調零電位器W1的滑動端。
專利摘要
一種用於中低溫範圍測溫的靈敏度一致化的PN結溫度傳感器。採用測量電橋和差分放大器線路，將PN結溫度敏感元件D
文檔編號G01K7/24GK87209620SQ87209620
公開日1988年3月30日 申請日期1987年6月26日
發明者金太來 申請人:湖北省襄樊市機電研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan