專利名稱:靈敏度一致化的pn結(jié)溫度傳感器的制作方法
本實(shí)用新型屬于溫度傳感技術(shù)，用于－50～700℃范圍測溫。
用PN結(jié)感溫元件測溫有許多優(yōu)點(diǎn)，但是存在靈敏度離散性大的缺點(diǎn)。針對這一問題國外有一種解決方案，將PN結(jié)感溫元件作為一橋臂而組成測量電橋，然后再將溫度敏感電壓信號(hào)經(jīng)差分放大后輸出如美國“FLUKE”公司即采用上述方法，其缺點(diǎn)是，(1)在環(huán)境溫度變化時(shí)須對讀數(shù)加偏移修正量；(2)零參考信號(hào)電平的穩(wěn)定性依賴于并聯(lián)于電源兩端的穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓性能，但其穩(wěn)壓值在環(huán)境溫度變化，以及感溫元件特性阻抗大幅度變化時(shí)，均引起穩(wěn)壓值的偏移，零參考點(diǎn)隨之偏移；(3)因橋路中無恒流措施，不利于寬溫程內(nèi)達(dá)到良好的線性；感溫元件工作電流只有幾個(gè)微安，影響電路抗串模干擾的性能；(4)測量范圍小，為－50～150℃，且只對0.7伏左右的結(jié)壓傳感器有效。
本實(shí)用新型的目的是針對上述缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一種不受環(huán)境溫度影響、靈敏度一致化的溫度傳感器，其工作電流大，測量范圍寬，適用于寬結(jié)壓范圍的傳感器，其輸出可通過數(shù)字電壓表直接讀出被測溫度。
本實(shí)用新型的特征是，采用測量電橋和差分放大器線路，將PN結(jié)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管D1、D2，使和橋路電源并聯(lián)的兩支路為恒流，以保證DC在寬動(dòng)態(tài)阻抗范圍內(nèi)有較好的變換線性以及穩(wěn)定的零參考電平；與橋路電源負(fù)極連接的一橋臂中串入，R4∥D3的回路，用以補(bǔ)償恒流二極管的溫度漂移；與橋路電源負(fù)極連接的另一橋臂中接入溫度敏感元件DC。
圖1為本實(shí)用新型典型線路圖。
圖中E為電源，1、2、3、4間的四端網(wǎng)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(hào)輸出端。DC為PN結(jié)溫度敏感元件，B為差分比側(cè)(負(fù))放大器。測量橋路的端點(diǎn)3、4通過電阻R1、R2分別與電源E的正、負(fù)極連接，在測量橋路端點(diǎn)3與電源正極之間串入R1，端點(diǎn)4與電源負(fù)極之間串入R2；測量橋路端點(diǎn)1、2輸出溫度敏感電壓信號(hào)經(jīng)差分比例(負(fù))放大器B放大后由5、6端輸出；PN結(jié)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(fù)極與橋路電源負(fù)極連接，正極與端點(diǎn)1連接，在與橋路電源正極連接的橋臂3、1中串入恒流二極管D1，使和橋路電源并聯(lián)的D1、R3、DC構(gòu)成的支路為恒流，以保證DC在寬動(dòng)態(tài)阻抗范圍內(nèi)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中串入恒流二極管D1，恒流二極管D2的正極與橋路電源的正極連接，負(fù)極與調(diào)零電位器W1連接，零參考點(diǎn)2為電位器W1的滑動(dòng)端，在與橋路負(fù)極連接的橋臂2、4中串入R4∥D3回路，用以補(bǔ)償恒流二極管的環(huán)境溫度漂移，由于恒流二極管D2的接入使和橋路電源并聯(lián)的D2、W1、R4∥D3、R5構(gòu)成的支路為恒流。以保證溫度敏感電壓信號(hào)零參考點(diǎn)2有穩(wěn)定的零參考電平。因?yàn)楹懔鞫O管D1、D2的接入可使該電路電源E在較寬的范圍內(nèi)波動(dòng)(5.2～6.7V)而不影響測量精度。差分放大器B為差分比例(負(fù))放大器，可將2～3mV／℃信號(hào)變?yōu)?mV／℃歸一化靈敏度信號(hào)，而后從5、6端輸出，接數(shù)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(jī)，該樣機(jī)測量范圍為0～500℃，一致化靈敏度為1mV／℃，線性度為0.5％，遠(yuǎn)傳500米，時(shí)間常數(shù)為0.3秒，環(huán)境升溫40℃、漂移量小于1.5℃，電源使用國產(chǎn)6伏層選電池，連續(xù)開機(jī)72小時(shí)，漂移小于2℃，電源電壓適應(yīng)范圍為5.2～6.7伏，綜合誤差小于1％，溫度敏感元件工作電流為100μA。
本實(shí)用新型適用測量范圍為－50℃～700℃，溫度敏感元件結(jié)壓適用范圍為0.6～2.5伏。體積小、外徑可達(dá)1.6mm。
權(quán)利要求
1.一種用于中低溫范圍測溫的靈敏度一致化的PN結(jié)溫度傳感器，由測量橋路和差分放大器組成，將PN結(jié)感溫元件Dc作為一橋臂接入測量橋路1、4中，其特征是，(1)在與橋路電源正極連接的橋臂3、1中串入恒流二極管D1；(2)在與橋路電源正極連接的橋臂3、2中串入恒流二極管D2，恒流二極管D2正極與橋路電源正極連接，負(fù)極與調(diào)零電位器W1連接；(3)在與橋路電源負(fù)極連接的橋臂2、4中串入R4∥D3回路；(4)PN結(jié)感溫元件Dc負(fù)極與橋路電源負(fù)極連接，正極與串入恒流二極管D1的橋臂3、1的端點(diǎn)1連接。
2.按照權(quán)利要求
1所述的靈敏度一致化的PN結(jié)溫度傳感器，其特征是溫度敏感電壓信號(hào)零參考電平端點(diǎn)2為調(diào)零電位器W1的滑動(dòng)端。
專利摘要
一種用于中低溫范圍測溫的靈敏度一致化的PN結(jié)溫度傳感器。采用測量電橋和差分放大器線路，將PN結(jié)溫度敏感元件D
文檔編號(hào)G01K7/24GK87209620SQ87209620
公開日1988年3月30日 申請日期1987年6月26日
發(fā)明者金太來 申請人:湖北省襄樊市機(jī)電研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan