集成传感器应用
温度传感器典型应用 热电偶炉温控制系统
集成传感器应用
温度传感器典型应用 电动机保护器
集成传感器应用
3线式铂热电阻测温电路
集成传感器应用
配热电阻的温度变送器
集成传感器应用
电冰箱温度超标指示器电路
电冰箱温度超标指示器电路
系统误差不确定度的分析与评定
集成温度传感器系统误差是由组成系统的各 部分引入的,主要包括：
>1 被检温度传感器测量重复性的标准不确定度 u1 分量 标准不确定度u1 是被检传感器输出的电阻值的不重复性 引起的；温场的不均匀性的标准不确定度u2 分量 ；电 测设备引入的标准不确定度u3；标准器本身引入的标准 不确定度分量u4； >2电测设备引入的误差; >3标准器引入的误差； >4检测过程中温场的不均匀性引入的误差等.
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
传感器原理
VT2的发射极设计成条形，VT1用同样条 形并联，可严格控制结的面积，两管面积比 变为简单的条数比，电路输出总电流为：
I0 2 VBE R 2 KT qR ln n
I C1 I C 2 I 0 I C1 I C 2 2 I C 2 VBE RI C 2
集成温度传感器
学号 姓名
集成温度传感器
集成温度传感器 所谓集成传感器：
就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的 各个单元，它使传感器和集成电路融为一体。 集成温度传感器按信号输出形式分为：电流型 、 电压型
优点： 集成温度传感器与传统的热电阻、热电偶 温度计相比最大的优点是：线性度好 、灵敏 度高 、输出信号大，且规范化标准化
集成温度传感器
热电偶 热电效应
两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起 构成闭合回路，当两个结点温度不等（T＞T0）有温 差时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象 称为热电效应。 利用这种效应，只要知道一端结点温度，就可以测 出另一端结点的温度。
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
值 0
80º C
TC标准值
100º C
测量误差曲线
N2
N1 V 标准电压
V 输入
N1为固定值，V标是反向积分时所加的标准电压,实际 上N1/V标为一常数，故该公式为N2-V输入 间的线性关 系式。如果由AD590的非线性产生的V 输入 值偏高， 要使N2保持不变，只要减小V标的值，即可使曲线得 到提升；反之，增加V标值，曲线就下降。 在实际电路中，是改变双积分转换器的参考电 压UREF 的值来使测温读数值得到修正的。这种办法 补偿了AD590的非线性误差，提高了测量精度。
绝对温度比例电路由V1、V2两 只互相匹配、性能完全相同的温 敏晶体管构成； 集电极电流分别为I1、I2是由 恒流源（晶体管）提供； 电阻R上的电压Δ Vbe是两个晶 体管发射极和基极之间电压差。
R 集成温度传感器 （PTAT）基本电路原理图
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
测温曲线的非线性误差校正.
在实际测温曲线中,若没有通过校正,曲线如图，0℃～ 100℃温域曲线是上升的，原因是AD590本身的非线性 所致，在–55℃～＋100℃时ΔT是递增的；在100℃～ +150℃的ΔT是递降的，即ΔU0/ΔT=F(≤1)。式中的F为测 温电路的标定因子。 要使整个测温曲线有良好线性关系，就要使F=1，采取 的办法是利用双积分A/D转换 线性特性，对曲线分段校正， T 线性双积分A/D转换的基本公 测 式为： 量
传感器原理
目前集成温度传感器多采用差分对管作为敏感元件， 利用发射极电流密度在恒定比率下工作的晶体管对的， 基极—发射极之间电压VBE的差与温度呈线性关系。
PN结伏安特性方程：Is
I Is e
u / uT
1
—— 反向饱和电流； U —— 外加电压； UT =KT/q — 温度电压当量 t =300k(室温）, UT ≈26mv
u / uT
PN结加正向电压时
u uT , e
? 1, I I s e
u / uT
PN结加反向电压时
u uT , e
u / uT
= 1, I I s
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
传感器原理
（PTAT）绝对温度比例电路 Proportiond to absolute temperature
PN结加正向电压，I I s e
u / uT
，温度电压当量u T =KT/q
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
由方程式可见：
VBE VBE1 VBE 2 K 0T q ln
传感器原理
I C1 IC 2

I C1 / I C 2 J C 1 / J C 2 因为集电极电流比等于集电极电流密度比， 那么只要保证两只晶体管的集电极电流密度比不变， VBE 电阻R上的电压就可以正比于热力学温度T。 电路的核心是使两只管子的集电极电流密度之比 不随温度变化，实际制作时，特意将T1、T2发射结 面积作的不相等，面积比为γ，电阻R上的电压差 VBE 取决与发射结面积比γ。
VBE K 0T q
VT2面积
ln( n)
VT1面积
电路输出总电流与温度系数有关，与电流无关 面积比n大小决定灵敏度大小。
集成温度传感器
热电偶 热电效应
(1)两种导体的接触电势
不同金属自由电子密度不同，当两种金属接触在一起 时，在结点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的 金属扩散。 浓度高的失去电子显正电，浓度低电势。
晶体管伏安方程式：
VBE VBE1 VBE 2 K 0T q ln
传感器原理
I C1 IC 2

式中：K —— 波尔滋蔓常数； T —— 绝对温度; q —— 电子电荷量； —— V1、V2发射极面积比。
•
VBE 正比于绝对温度 T，只要保证 I / I 恒定， 1 2 就可以使 VBE 与 温度 T 为单值函数。
不同金属自由电子密度不同
误差分析
• （1）仪器误差 这是由于仪器本身的缺陷或 老化所产生的误差。 • （2）安装误差由于测量仪器安装和使用不 正确而产生的误差 • （3）操作误差 这是由于观测者个人感官和 运动器官的反应或习惯不同而产生的误差。 • （4）随机误差由于在测定过程中一系列有 关因素微小的随机波动而形成的具有相互 抵偿性的误差