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1、1 引言集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同 一块芯片上,能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于 -55C150C之间的温度测量。温敏晶体管在管子的集电极电流恒 定时，其基极发射极电压与温度成线性关系，为克服温敏晶体管 vb 电压产生时的离散性，采用了特殊的差分电路。集成温度传感器具有 电压型和电流型两种，电流输出型集成温度传感器在一定的温度T时 相当于一个恒流源。因此，它不易受接触电阻、引线电阻、电压噪音 的干扰，具有很好的线性特性。本实验采用国产的AD590,它只需要一种电源(4.524V) 即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻,即 可实现电流到
2、电压的转换。它使用方便，并且电流型比电压型的测量 精度高。2传感器的特性测量2.1 实验内容测量 AD590 在电源电压稳定时，输出电流与温度的关系及不同温 度下的伏安特性，采用图1 所示电路。实验中为了测量不同温度下的AD590的特性，必须将AD590 用铝外売保护且引线用绝缘材料封闭,置于恒温水浴中。伏特表测量 电阻两端的电压。由于AD590近似于高精度电流源,所以要求伏特表 有足够的测量精度，本实验采用了三位半数字电压表测量电压值。对 于电阻R, 方面要有足够的有效数字，另一方面其压降又要使伏特 表的读数有足够的有效数字。本实验采用了 0.1级电阻箱。数值为 200.0，由I二V/R,即
3、得AD590上的电流值。以温度作为自变量，电 流I为因变量，方程为：rpo+au）式中：占为温度；队说为待宦参数。2.2 数据处理表1为实验测得的一组数据，显示温度和电流的关系（R=200）。表1峥CC533.836.539 144.746.149.S52.756.05S J62.6U ri V)62.262.56-3.264.264.865 265.B66 567.267.813 -313316321324326329332 5336339用最小二乘法进行拟合，通过计算机程序，输入10 组实验数据计算得出、和相关系数，程序如图2 所示。阳蚩型度fit匚門nE CF爭 F-V3 测温电路3.1
4、 实验内容设计一个用AD590精确测量0100C范围内温度的电路，为 使伏特表的示数正好是摄氏温度的读数，取 R1 上的电压与 R2 上的分 压差作为 V 的输入。测温电路如图3所示。图 3 中电阻值根据伏安特性测量时用最小二乘法拟合结果计算得出。电压表的读数AU为：U二R1XI-U0R2/ (R2+R3) (2)由式(1)、式(2)联立得：U=R1+R1-U0R2/( R2+R3)根据非平衡电桥法测温度必须有以下关系:R1=1( 3)R1-U0R2/( R2+R3) =0( 4)3.2 阻值的选取选取 R1、R2、R3 合适的阻值，满足式(3)，式(4)，具体操作方法如下：(1) 对于R10
5、=l，由于前面在传感器特性测量中已算出较为准确的 值，R1仍然可由计算机程序按照R1=1计算得出(R1在1k左右)。(2) 对于R1X-U0R2/ (R2+R3) =0,注意到该式的物理意义，是AD590 在0C时的输出电流，R1即是在0C时R1两端的电压，而U0R2/(R2+R3)很明显是R2分得的电压，显然如果将AD590浸于冰水混合 物中使其工作在0C,再调节R2和R3的阻值使电压表显示值为0， 即可满足 R1X-U0R2/(R2+R3) =0。操作时，选 R2 与 R1 相同的阻值 再调节R3使电压表显示值为0 (R3的值大概在50kQ左右)，此时电 桥平衡，R1和R2两端电压约为27
6、3mV, R3阻值为AD590在0C时该 电路的阻值。(3) 开加热电源,仔细观察温度变化情况与数字电压表数值的变化情 况, 调节 R1 和 R2, 使数字电压表读数与温度表读数一致, 变化情况也 一致(温度升高或降低10C，电压表的读数与温度表的读数差值不 超过0.1C为成功)。记下此时的R1和R2的值。校准完毕后，可用 该温度计测量其他待测物体的温度值。4结束语温度传感器的应用范围很广，它不仅广泛应用于日常生活 中，而且也大量应用于自动化和过程检测控制系统。温度传感器的种 类很多，根据现场使用条件，选择恰当的传感器类型才能保证测量的 准确可靠，并同时达到增加使用寿命和降低成本的目的。 AD590 温度 传感器不但实现了温度转换为线性化电量测量，而且精确度高、互换 性好、应用简单方便，因此，可把输出的电信号经AD卡转换为数字 信号，由计算机采集Vi-t的数据，以发挥其实时和准确的特点。把AD590 用于改进一部分物理实验，如空气比热容比的测量、金属比热 容的测量及液氮汽化热的测量等，都取得了良好的效果。总之，与水银温度计、铜-康热电偶温度计及半导体热敏电阻温度计相比,AD590 具有线性好、测温不需参考点及消除电源波动等优点，因此在常温范 围内可以取代它们，广泛的应用于科技和工业领域中。
