灵敏度一致化的PN结温度传感器制造技术

技术编号:2557724 阅读:313 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于中低温范围测温的灵敏度一致化的PN结温度传感器。采用测量电桥和差分放大器线路,将PN结温度敏感元件D-[c]作为一桥臂接入测量桥路中,在另外三个桥臂中分别串入恒温二极管D-[1]、D-[2]的R-[4]∥D-[3]回路,温度敏感电压信号经差分放大器放大后输出,本实用新型专利技术不受环境温度影响,可从数字电压表直接读出被测温度。测量范围为-50℃~700℃,传感元件结压适用范围为0.6伏~2.5伏,电源为5.2~6.7V。(*该技术在1997年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本技术属于温度传感技术,用于-50~700℃范围测温。用PN结感温元件测温有许多优点,但是存在灵敏度离散性大的缺点。针对这一问题国外有一种解决方案,将PN结感温元件作为一桥臂而组成测量电桥,然后再将温度敏感电压信号经差分放大后输出如美国“FLUKE”公司即采用上述方法,其缺点是,(1)在环境温度变化时须对读数加偏移修正量;(2)零参考信号电平的稳定性依赖于并联于电源两端的稳压二极管的稳压性能,但其稳压值在环境温度变化,以及感温元件特性阻抗大幅度变化时,均引起稳压值的偏移,零参考点随之偏移;(3)因桥路中无恒流措施,不利于宽温程内达到良好的线性;感温元件工作电流只有几个微安,影响电路抗串模干扰的性能;(4)测量范围小,为-50~150℃,且只对0.7伏左右的结压传感器有效。本技术的目的是针对上述缺点而设计的一种不受环境温度影响、灵敏度一致化的温度传感器,其工作电流大,测量范围宽,适用于宽结压范围的传感器,其输出可通过数字电压表直接读出被测温度。本技术的特征是,采用测量电桥和差分放大器线路,将PN结温度敏感元件DC通过屏蔽电缆作为一桥臂接入测量桥路中。与桥路电源正极连接的两桥臂中分别串入流二极管D1、D2,使和桥路电源并联的两支路为恒流,以保证DC在宽动态阻抗范围内有较好的变换线性以及稳定的零参考电平;与桥路电源负极连接的一桥臂中串入,R4∥D3的回路,用以补偿恒流二极管的温度漂移;与桥路电源负极连接的另一桥臂中接入温度敏感元件DC。图1为本技术典型线路图。图中E为电源,1、2、3、4间的四端网路为测量电桥,桥路电源加在测量电桥的3、4端,1、2端为温度敏感电压信号输出端。DC为PN结温度敏感元件,B为差分比侧(负)放大器。测量桥路的端点3、4通过电阻R1、R2分别与电源E的正、负极连接,在测量桥路端点3与电源正极之间串入R1,端点4与电源负极之间串入R2;测量桥路端点1、2输出温度敏感电压信号经差分比例(负)放大器B放大后由5、6端输出;PN结温度敏感元件DC通过屏蔽电缆作为一桥臂接入测量桥路的桥臂1、4中,DC负极与桥路电源负极连接,正极与端点1连接,在与桥路电源正极连接的桥臂3、1中串入恒流二极管D1,使和桥路电源并联的D1、R3、DC构成的支路为恒流,以保证DC在宽动态阻抗范围内有良好的变换线能;在与桥路电源正极连接的另一桥臂3、2中串入恒流二极管D1,恒流二极管D2的正极与桥路电源的正极连接,负极与调零电位器W1连接,零参考点2为电位器W1的滑动端,在与桥路负极连接的桥臂2、4中串入R4∥D3回路,用以补偿恒流二极管的环境温度漂移,由于恒流二极管D2的接入使和桥路电源并联的D2、W1、R4∥D3、R5构成的支路为恒流。以保证温度敏感电压信号零参考点2有稳定的零参考电平。因为恒流二极管D1、D2的接入可使该电路电源E在较宽的范围内波动(5.2~6.7V)而不影响测量精度。差分放大器B为差分比例(负)放大器,可将2~3mV/℃信号变为1mV/℃归一化灵敏度信号,而后从5、6端输出,接数字电压表,即可按1mV/℃的比例直接读出被测温度。按图1线路已做出样机,该样机测量范围为0~500℃,一致化灵敏度为1mV/℃,线性度为0.5%,远传500米,时间常数为0.3秒,环境升温40℃、漂移量小于1.5℃,电源使用国产6伏层选电池,连续开机72小时,漂移小于2℃,电源电压适应范围为5.2~6.7伏,综合误差小于1%,温度敏感元件工作电流为100μA。本技术适用测量范围为-50℃~700℃,温度敏感元件结压适用范围为0.6~2.5伏。体积小、外径可达1.6mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中低温范围测温的灵敏度一致化的PN结温度传感器,由测量桥路和差分放大器组成,将PN结感温元件D↓〔c〕作为一桥臂接入测量桥路1、4中,其特征是,(1)在与桥路电源正极连接的桥臂3、1中串入恒流二极管D↓〔1〕;(2)在与桥路 电源正极连接的桥臂3、2中串入恒流二极管D↓〔2〕,恒流二极管D↓〔2〕正极与桥路电源正极连接,负极与调零电位器W↓〔1〕连接;(3)在与桥路电源负极连接的桥臂2、4中串入R↓〔4〕∥D↓〔3〕回路;(4)PN结感温元件D↓〔c〕负 极与桥路电源负极连接,正极与串入恒流二极管D↓〔1〕的桥臂3、1的端点1连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于中低温范围测温的灵敏度一致化的PN结温度传感器,由测量桥路和差分放大器组成,将PN结感温元件Dc作为一桥臂接入测量桥路1、4中,其特征是,(1)在与桥路电源正极连接的桥臂3、1中串入恒流二极管D1;(2)在与桥路电源正极连接的桥臂3、2中串入恒流二极管D2,恒流二极管D2正极与桥路电源正极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员:金太来
申请(专利权)人:湖北省襄樊市机电研究所
类型:实用新型
国别省市:42[中国|湖北]

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