一种高精度数字温度传感器批量测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术涉及高精度数字温度传感器测试技术领域，具体涉及一种高精度数字温度传感器批量测试系统及其测试方法，所述系统包括高低温试验箱、测试母板、PT100测试模板以及PC上位机，高低温试验箱包括测试负载板以及安装在测试负载板上的多个恒温测试装置；测试母板包括通道扩展和选通单元、通信控制和切换单元以及数据通信和读取单元，PC上位机包括RS232控制模块、USB控制模块以及GPIB控制模块；本发明专利技术具有高精度温度传感器在线监测能力和多芯测试能力，可有效提升数字温度传感器的测试精度并提高生产效率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度数字温度传感器批量测试系统及其测试方法


[0001]本专利技术涉及高精度数字温度传感器测试
，具体涉及一种高精度数字温度传感器批量测试系统及其测试方法。

技术介绍

[0002]现在大量的工业过程控制、汽车电子、航空航天等应用中，需要对系统或环境温度进行准确测量和控制；需要对系统工作温度进行精确测量，并根据测量结果对相应电参数进行补偿。更高精度的电子系统内部甚至集成温度控制环路，使系统始终工作在恒温环境。因此，高精度数字温度传感器越来越重要，并在其中发挥着重要的作用。
[0003]目前常用的温度测量方案有热敏电阻、工业铂电阻、数字温度传感器等。其中热敏电阻和工业铂电阻在使用过程中对处理电路的精度和稳定性要求高、系统设计复杂、成本高昂。数字温度传感器集成了完善的传感器、测量电路和数字处理电路，可通过标准数字接口直接输出最终测量结果，具有使用方便、系统结构简单、成本低廉等优点，但通常数字温度传感器测温精度较热敏电阻和工业铂电阻方案差。高精度数字温度传感器通过内部校准设计有效提升了自身温度测量精度，结合了热敏电阻和工业铂电阻方案和普通数字温度传感器的特点，高精度数字温度传感器具有精度高、使用便捷、成本低廉等优点，具有广阔应用前景。但同时这也给高精度数字温度传感器的批量生产也提出了考验。
[0004]制造生产高精度数字温度传感器，必须在出厂前经过准确的测试筛选，随着各种高精度电子系统对温度测量精度指标的需求快速提高，高精度温度测量器件的市场需求快速增长。高精度数字温度传感器因其精度高、系统结构简单等特点得到广泛应用。但现有的数字温度传感器测试评估及量产测试在测试精度和效率方面已成为制约数字温度传感器发展的主要瓶颈之一。数字温度传感器的测试需要提供更高精度且稳定的温度环境，并能准确的测试，这也给高精度数字温度传感器的批量生产也提出了考验。

技术实现思路

[0005]为了在稳定可靠的同时可以对高精度温度传感器进行批量测试，本专利技术提出一种高精度数字温度传感器批量测试系统及其测试方法，所述批量测试系统包括高低温试验箱、测试母板、PT100测试模板以及PC上位机，高低温试验箱包括测试负载板以及安装在测试负载板上的多个恒温测试装置；测试母板包括通道扩展和选通单元、通信控制和切换单元以及数据通信和读取单元，PC上位机包括RS232控制模块、USB控制模块以及GPIB控制模块，其中：
[0006]每个恒温测试装置用于为待测试的高精度数字温度传感器提供恒温环境，与待测试的高精度数字温度传感器充分贴合设置有一个用于测量待测试的高精度数字温度传感器的温度误差的校准后的A级铂电阻PT100传感器；
[0007]通道扩展和选通单元用于与每个恒温测试装置连接并对每个恒温测试装置进行通道扩展和通道选择；
[0008]通信控制和切换单元用于对测试负载板中所有电路进行通信控制和切换；
[0009]数据通信和读取单元用于对测试负载板中所有电路的数据写入和数据采集分别进行通讯和读取；
[0010]PT100测试模块与通道扩展和选通单元连接，用于对恒温测试装置进行四线制测试；
[0011]RS232控制模块，用于通过RS232协议对高低温试验箱进行温度程控，并将回读温度在上位机显示；
[0012]USB控制模块，用于通过I2C总线协议和测试母板进行通讯，并将回读回来的寄存器的值进行上位机显示；
[0013]GPIB控制模块，通过GPIB接口协议来程控PT100测试模块的精度；通过GPIB接口协议来程控电源，使电源产生不同的电压并为测试母板和测试负载板供电。
[0014]本专利技术还提供一种高精度数字温度传感器批量测试系统的测试方法，利用前述任一项一种高精度数字温度传感器批量测试系统进行高精度数字温度传感器的批量测试，测试过程包括安装阶段和测试阶段，具体包括以下步骤：
[0015]在安装阶段，将待测试的高精度数字温度传感器放置在恒温测试装置内，再将校正后的A级铂电阻PT100传感器放置在待测试的高精度数字温度传感器上，使用保温材料将各个恒温测试装置进行密封处理，处理完后将测试负载板放置在高低温试验箱内；
[0016]将测试母板和测试负载板用排线进行连接，将PT100测试模块和测试母板用四线制进行连接；
[0017]将PT100测试模块、电源和PC上位机的GPIB控制模块进行连接，将测试模板和PC上位机的USB控制模块进行连接，将高低温试验箱和PC上位机的RS232控制模块进行连接；
[0018]进入测试阶段，通过RS232控制模块对高低温试验箱进行程控，设置相应的箱体环境温度；通过USB控制模块和I2C总线上的高精度数字温度传感器进行通信；通过GPIB控制模块程控电源的电压和限流；通过GPIB接口协议来程控PT100测试模块精度，并通过PT100测试模块读取待测试铂电阻PT100的值，并记录下回读的数据；
[0019]通过I2C总线完成待测器件配置，对所有恒温测试装置里面的高精度数字温度传感器进行通信控制并对I2C串行总线接口进行切换；通过I2C串行总线接口对所有恒温测试装置里面的高精度数字温度传感器进行数据通信和寄存器初始化配置；
[0020]检测USB总线数据，进入循环等待USB总线测试指令，如果测试指令到来，即启动指定器件温度转换，通过I2C串行总线接口对指定恒温测试装置里面的高精度数字温度传感器进行寄存器配置，开启器件温度转换功能；
[0021]读取结果并通过USB总线回传，当接收到测试指令后，根据指令内容对指定待测的高精度数字温度传感器进行温度转换，然后将高精度数字温度传感器温度转换回读的结果实时上传至PC上位机，PC上位机记录好待测的高精度数字温度传感器的测试结果和对应数据，完成测试。
[0022]本专利技术具有高精度温度传感器在线监测能力和多芯测试能力，可有效提升数字温度传感器的测试精度并提高生产效率，降低生产成本。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1、本高精度数字温度传感器批量测试系统具有成本低，操作简便，测试精度高，生
产效率高，筛选成本较低等特点；
[0024]2、本专利技术在数字温度传感器电路测试中使用恒温腔体提升测试精度。测试温度传感器中温度相关的参数时，最关键的是实现一个精确的温度条件，本专利技术采用校准后的A级铂电阻PT100实时测试数字温度传感器所处的温度，使用一个恒温腔体保证被它们处于同一个温度条件下。高低温试验箱采用气体介质调节温度，腔体内温度控制范围大。
[0025]3、本专利技术使用高低温试验箱结合恒温腔体的方法，测试效率高。与使用液体介质的恒温槽相比，高低温箱内腔体积大，能同时测试很多只电路，提升了数字温度传感器的量产测试效率，结合小恒温腔体实现高测试精度。
[0026]4、本专利技术量产测试兼顾测试效率和测试精度两方面情况。该专利技术实现常温和高温测试精度提高到
±
0.02℃以内，低温测试精度提高到
±
0.045℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度数字温度传感器批量测试系统，其特征在于，包括高低温试验箱、测试母板、PT100测试模板以及PC上位机，高低温试验箱包括测试负载板以及安装在测试负载板上的多个恒温测试装置；测试母板包括通道扩展和选通单元、通信控制和切换单元以及数据通信和读取单元，PC上位机包括RS232控制模块、USB控制模块以及GPIB控制模块，其中：每个恒温测试装置用于为待测试的高精度数字温度传感器提供恒温环境，将校准后的A级铂电阻PT100传感器与待测试的高精度数字温度传感器充分贴合，高精度数字温度传感器和A级铂电阻PT100传感器同时感知恒温环境，并分别测量环境温度，将校准后的A级铂电阻PT100传感器测试值作为标准，然后计算它们之间的偏差；通道扩展和选通单元用于与每个恒温测试装置连接并对每个恒温测试装置进行通道扩展和通道选择；通信控制和切换单元用于对测试负载板中所有电路进行通信控制和切换；数据通信和读取单元用于对测试负载板中所有电路的数据写入和数据采集分别进行通讯和读取；PT100测试模块与通道扩展和选通单元连接，用于对恒温测试装置进行四线制测试；RS232控制模块，用于通过RS232协议对高低温试验箱进行温度程控，并将回读温度在上位机显示；USB控制模块，用于通过I2C总线协议和测试母板进行通讯，并将回读回来的寄存器的值进行上位机显示；GPIB控制模块，通过GPIB接口协议来程控PT100测试模块的精度；通过GPIB接口协议来程控电源，使电源产生不同的电压并为测试母板和测试负载板供电。2.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度传感器批量测试系统，其特征在于，对A级铂电阻PT100传感器进行校准的过程包括：将一等标准铂电阻和A级铂电阻PT100置于同一温度场中，通过一等标准铂电阻来对A级铂电阻PT100计算公式中的系数进行校准，从而将校准后的A级铂电阻PT100作为标准来对数字温度传感器的温度进行测量，来获得数字温度传感器实际准确的温度值。3.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度传感器批量测试系统，其特征在于，校准后的A级铂电阻PT100传感器的阻值与温度的关系包括：当测量温度在
‑
200℃到0℃范围之间，则可以将温度与阻值的关系表示为：R
t
＝R0×
(1+A1t+B1t2+C(t
‑
100)t3)；当测量温度在0℃到850℃范围之间，则可以将温度与阻值的关系表示为：R
t
＝R0×
(1+A2t+B2t2)；其中，R
t
表示温度为t摄氏度时校准后的A级铂电阻PT100传感器的阻值；R0表示温度为0摄氏度校准后的A级铂电阻PT100传感器的阻值；A1、B1、C为测量温度在
‑
200℃到0℃范围之间时温度与阻值的关系表达式中的参数；A2、B2为测量温度在0℃到850℃范围之间时温度与阻值的关系表达式中的参数。4.根据权利要求3所述的一种高精度数字温度传感器批量测试系统，其特征在于，获取测量温度在
‑
200℃到0℃范围之间时温度与阻值的关系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈相洪，彭伟，杨鹏，黄晓宗，杨晓强，吉星宇，闫军山，王俊衡，史凡萍，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：