实验十二-集成电路温度传感器特性测量

实验十二集成电路温度传感器特性测量一．概述温度传感器的特性测量和定标是大学普通物理热学实验和电磁学实验中的一个基本内容，是新的全国理工科物理实验教学大纲中一个重要实验。

为开设好此实验，由复旦大学物理实验教学中心和上海复旦天欣科教仪器有限公司协作，联合研制了采用DS18B20单线数字温度传感器为测量元件的新一代恒温控制仪。

新仪器与同类其它仪器相比，有以下四个优点：1)传感器体积小;2)控温精度高;3)无污染及噪声(无水银污染且不用继电器);4)设定温度和测量温度均用数字显示。

本实验仪器可用于各种温度传感器的特性测量和各种材料的电阻与温度关系特性测量实验，本仪器也可用于物理化学实验做恒温仪用，它是理工科大学普通物理实验必备重要实验装置之一。

二．用途1.电流型集成温度传感器AD590的特性测量和应用:(1)测量AD590输出电流和温度的关系，计算传感器灵敏度及0?C 时传感器输出电流值。

(2)用AD590传感器,电阻箱,数字电压表和直流电源等设计并安装数字式摄氏温度计。

(3)测量集成温度传感器AD590在某恒定温度时的伏安特性曲线，求出AD590线性使用范围的最小电压Ur。

三．仪器组成与技术指标1.仪器组成如图1所示，本机为有单片控制的智能式数字恒温控制仪、量程为0－19.999V四位半数字电压表、直流1.5V-12V稳压输出电源、可调式磁性搅拌器以及2000ml烧杯、加热器、玻璃管（内放变压器油和被测集成温度传感器）等组成。

图12.技术指标：A.温控仪(1)温度计显示工作温度：0℃－100℃(2)恒温控制温度：室温－80oC(3)控制恒温显示分辨精度：≤±0.1℃B.直流数字电压表(1)量程：0－19.999V(2)读数准确度：量程0.03%±5个字(3)输出电阻：20Ω(为了防止长时间短路内接电阻)C.温度传感器DS18B20的结构与技术特性（控温及测温用）：(1)温度测量范围：-55℃－125℃(2)测温分辨率：0.0625℃(3)引脚排列(如图2所示)：1（GND）：地2（DQ）：单线运用的数据输入输出引脚3（VDD）：可选的电源引脚图2- 2 -(4)封装形式：TO-92详细应用请参阅相关资料D.待测温度传感器AD590技术特性：(1)工作温度：—55℃—150℃(2)工作电压：4.5V—24V(3)灵敏度：1μA/℃，线性元件(4)0℃时输出电流约273μAE.加热器：(1)工作电压：交流10V—150V(2)工作电流：交流最大1.5A四.仪器使用方法1.使用前将电位器调节旋钮逆时针方向旋到底，把接有DS18B20传感器接线端插头插在后面的插座上，DS18B20测温端放入注有少量油的玻璃管内(直径16mm)；在2000ml大烧杯内注入1600ml的净水，放入搅拌器和加热器后盖上铝盖并固定。

温度传感器温度特性测试与研究(FB810型恒温控制温度传感器实验仪)实验讲义杭州精科仪器有限公司一、集成电路温度传感器的特性测量及应用随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。

这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。

因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。

本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台C 50~0︒数字式温度计。

【实验原理】590AD 集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。

该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在V 20~5.4范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： A t B I +•=式中，I 为其输出电流，单位:A μ，t 为摄氏温度，B 为斜率,一般590AD 的1)C (A 1B -︒μ=,即如果该温度传感器的温度升高或降低C 1︒，那传感器的输出电流增加或减少A 1μ，A 为摄氏零度时的电流值，其值恰好与冰点的热力学温度K 273相对应。

（对市售一般590AD ， A 278~273A μ=略有差异。

）利用590AD 集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。

采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即590AD 器件在C 0︒时，数字电压显示值为“0”，而当590AD 器件处于C t ︒时，数字电压表显示值为“t ”。

【实验仪器】810FB 型恒温控制温度传感器实验仪，如右图所示： 大烧杯、加热器、冰瓶、各种温度传感器等。

【实验内容】一．590AD 的测试方法：1．590AD 为两端式集成电路温度传感器，它的管脚引出端有两个，如图1所示：序号1接电源正端+U （红色引线）。

温度传感器的温度特性测量实验【目的要求】测量PN结温度传感器的温度特性；测试PN结的正向电流与正向电压的关系（指数变化规律）并计算出玻尔兹曼常数。

【实验仪器】FD-ST-TM温度传感器温度特性实验模块（需配合FD-ST系列传感器测试技术实验仪）含加热系统、恒流源、直流电桥、Pt100铂电阻温度传感器、NTC1K热敏电阻温度传感器、PN结温度传感器、电流型集成温度传感器AD590、电压型集成温度传感器LM35、实验插接线等）。

【实验原理】“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。

温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。

常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见下表。

PN结温度传感器1．测试PN结的Vbe与温度变化的关系，求出灵敏度、斜率及相关系数PN结温度传感器是利用半导体PN结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，PN结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。

通常将硅三极管b、c极短路，用b、e极之间的PN 结作为温度传感器测量温度。

硅三极管基极和发射极间正向导通电压Vbe 一般约为600mV （25℃），且与温度成反比。

线性良好，温度系数约为-2.3mV/℃,测温精度较高，测温范围可达-50——150℃。

缺点是一致性差，互换性差。

通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（1）式[]1/-=kT qU S e I I （1）在常温条件下，且1/〉〉KTqU e时，（7）式可近似为kT qU S e I I /= （2）（7）、（8）式中:T 为热力学温度 ； Is 为反向饱和电流；正向电流保持恒定条件下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo （3）（3）式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。

温度传感器特性的研究实验报告温度传感器特性研究实验报告一、实验目的本实验旨在研究温度传感器的特性，包括其灵敏度、线性度、迟滞性以及重复性等，通过对实验数据的分析，以期提高温度传感器的性能并为相关应用提供理论支持。

二、实验原理温度传感器是一种将温度变化转化为电信号的装置，其特性受到材料、结构及环境因素的影响。

本次实验将重点研究以下特性：1.灵敏度：温度传感器对温度变化的响应程度；2.线性度：温度传感器输出信号与温度变化之间的线性关系；3.迟滞性：温度传感器在升温与降温过程中，输出信号与输入温度变化之间的关系；4.重复性：温度传感器在多次重复测量同一温度时，输出信号的稳定性。

三、实验步骤1.准备材料与设备：包括温度传感器、恒温水槽、加热装置、数据采集器、测温仪等；2.将温度传感器置于恒温水槽中，连接数据采集器与测温仪；3.对温度传感器进行升温、降温操作，并记录每个过程中的输出信号；4.在不同温度下重复上述操作，收集足够的数据；5.对实验数据进行整理与分析。

四、实验结果及数据分析1.灵敏度：通过对比不同温度下的输出信号，发现随着温度的升高，输出信号逐渐增大，灵敏度整体呈上升趋势。

这表明该温度传感器具有良好的线性关系。

2.线性度：通过对实验数据的线性拟合，得到输出信号与温度之间的线性关系式。

结果表明，在实验温度范围内，输出信号与温度变化之间具有较好的线性关系。

3.迟滞性：在升温与降温过程中，发现输出信号的变化存在一定的差异。

升温过程中，输出信号随着温度的升高而逐渐增大；而在降温过程中，输出信号却不能完全恢复到初始值。

这表明该温度传感器具有一定的迟滞性。

4.重复性：通过对同一温度下的多次测量，发现输出信号具有良好的重复性。

这表明该温度传感器在重复测量同一温度时具有较高的稳定性。

五、结论与建议本次实验研究了温度传感器的特性，发现该传感器具有良好的灵敏度和线性度，但在降温过程中存在一定的迟滞性。

此外，该温度传感器具有良好的重复性。

大学物理实验,集成电路温度传感器的特性测量及应用实验报告标题：大学物理实验：集成电路温度传感器的特性测量及应用实验报告一、实验目的本实验旨在通过大学物理实验的方法，研究和理解集成电路温度传感器的特性和应用。

我们会对温度传感器进行基本特性的测量，如灵敏度、线性度、迟滞等，并探讨其在现实生活中的应用。

二、实验原理集成电路温度传感器是一种将温度变化转化为电信号的装置。

其基本原理是热电效应，即不同材料之间的温度差异会导致电荷的转移。

这种电荷的转移可以用来测量温度。

一般来说，温度传感器都具有较好的线性，使得输出的电信号与温度变化成正比。

三、实验步骤与数据记录1.准备器材：本实验需要用到数字万用表、恒温水槽、冰水混合物、热水、温度传感器、数据记录本等。

2.连接传感器：将温度传感器正确地连接到数字万用表上。

3.设定恒温水槽温度：首先设定恒温水槽的温度，分别为0℃、25℃、50℃、75℃、100℃。

4.测量并记录数据：在每个设定的温度下，用数字万用表记录下温度传感器的输出电压，共进行五次测量求平均值。

实验数据如下表：根据实验数据，我们发现温度传感器输出电压与温度之间存在明显的线性关系。

通过线性拟合，我们可以得到输出电压与温度之间的数学关系。

灵敏度是衡量传感器对温度变化响应能力的一个重要指标。

我们可以通过求出斜率来计算灵敏度。

计算结果表明，我们的温度传感器在25℃时的灵敏度为25mV/℃。

迟滞是反映传感器在正向和反向温度变化时响应差异的另一个重要指标。

在本实验中，我们对恒温水槽进行了五次先加热再冷却的操作，以测量迟滞。

我们发现，在±10℃的范围内，传感器的迟滞小于±1mV。

根据实验结果，我们可以得出以下结论：该集成电路温度传感器具有良好的线性、高灵敏度和低迟滞。

这些特性使得它非常适合用于各种需要精确测量温度的场合，如医疗、工业生产、科研等。

五、实验应用与感想通过本次实验，我们深入理解了集成电路温度传感器的特性和工作原理，并学会了如何使用物理实验方法对其进行研究。

一、实验目的1、了解各种温度传感器的测温电路2、掌握热电偶的冷端补偿3、掌握热电偶的标定过程4、了解各种温度传感器的性能特点二、实验仪器、材料电脑三、电路与原理分析图3是利用两个AD590测量两点温度差的电路。

在反馈电阻为100kW的情况下，设1#和2# AD590处的温度分别为t1（℃）和t2（℃），则输出电压为（t1－t2）100mV/℃。

图中电位器R2用于调零。

电位器R4用于调整运放LF355的增益。

图3 测量两点温度差的电路由基尔霍夫电流定律： I+I2=I1+I3+I4 （1）由运算放大器的特性知：I3=0 （2）（3）调节调零电位器R2使：I4=0 （4）由（1）、（2）、（4）可得：I=I1－I2设：R4=90kW则有：V O = I（R3+R4） = （I1-I2）（R3+R4） =（t1-t2）100mV/℃（5）其中，（t1－t2）为温度差，单位为℃。

由式（5）知，改变（R3+R4）的值可以改变V O的大小。

四、读取步骤读取数显表值，将结果填入下表：由于我们使用的是AD590温度集成模块，里面已经设置有如下关系：273+t=I (t为AD590设定温度)，因此可得测量温度与设定温度对照表如下：五、实验中应注意的事项1、加热器温度不能太高，控制在120℃以下，否则将可能损坏加热器。

2、采用放大电路测量时注意要调零。

3、在测量AD590时，不要将AD590的+、-端接反，因为反向电压输出数值是错误的，而且可能击穿AD590。

六、实验总结从这个实验中使我充分认识了AD590。

学会了如何制作简单的温度计，也意识到了这些电阻由于会随温度而改变可以利用这一点来制作温度开关，通过温度的变化而使开关自动化。

教你如何用WORD文档(2012-06-27 192246)转载▼标签：杂谈1. 问：WORD 里边怎样设置每页不同的页眉？如何使不同的章节显示的页眉不同？答：分节，每节可以设置不同的页眉。

温度传感器特性测量及应用填空题：1．AD590集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。

该器件的两端当加有某一直流工作电压时，它的输出电流与温度满足如下关系：I=BT+A 2．对一般AD590集成电路温度传感器，当处于0℃时，其输出电流约为 273μA 。

3．由AD590集成电路温度传感器在某恒定温度时的伏安特性曲线，可以求出该温度传感器温度与输出电流线性关系的最小工作电压U r 。

4．AD590集成电路温度传感器是线性元件，其电流灵敏度一般为： 1μA/℃。

5．AD590工作电压4～30V，但不能小于4V，小于4V工作时会出现非线性，通常工作电压10～15V。

6．集成电路温度传感器有电压型和电流型二种，AD590集成温度传感器是电流输出型集成温度传感器，在一定温度下相当于一个恒流源。

问答题1．电流型集成电路温度传感器具有哪些特性？（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）性能稳定，灵敏度高，无需补偿；（3）互换性好，抗干扰能力强；（4）可远距离测温且使用简单方便。

2.如何用AD590集成电路温度传感器制作一个热力学温度计，请画出电路图，说明调节方法。

如图所示，直流单臂电桥在平衡时，U BD = 0，各桥臂电阻之间的关系有RRRRx 120如果被测电阻R x的阻值发生改变，而其它参数不变，将导致U BD≠0，U BD是R x的函数，因此可以通过U BD的大小来反映R x的变化。

这种用电桥的非平衡输出来反映桥臂电阻变化量的方法就是非平衡电桥的应用。

把AD590、三只电阻箱、直流稳压电源及数字电压表按电桥电路接好。

将带铝壳密封的AD590传感器浸入冰水混合物中。

比例臂电阻R 1和R 2各取1000Ω，调节比较臂电阻R 0，用标准水银温度计观察，使AD590（1.000μA/o C ）处于0oC 时数字电压表示值为零mv ，则AD590处于t oC 时数字电压表示值为tmv 。

实验12 温度传感器特性和半导体制冷温控实验【实验目的】1、了解半导体制冷和制热原理。

2、测量NTC热敏电阻、PTC热敏电阻及集成温度传感器的温度特性【实验原理】1、半导体制冷和制热原理如图1所示，由X和Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路，通上电源之后，冷端的热量移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是帕尔贴效应。

实际的半导体制冷片结构如图2所示，由许多N型P型办斗提之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好。

2、温度控制原理实验样品结构如下图所述，将半导体制冷片一面与铝制散热器津贴，并用风扇强行散热，使其与环境温度接近。

另一面与实验样品室紧贴，试验样品室采用优质导热材料，并装上温度传感器，温度传感器测量实验样品室的温度，由该温度与仪器设定的温度相比较，通过微型处理器确定半导体制冷片工作方式，即制冷或制热，由温度差确定制冷或制热的策略，即在不同的温度差之下，输出不同的制冷或制热功率，并以适当的速度改变温度的变化，从而实现实验样品室的温度控制，保持温度的稳定。

微型处理器工作框图如图3.3、NTC 电阻器的温度系数（负温度系数）——温度特性NTC 热敏电阻通常具有很大的负温度系数，在一定的温度范围内，NTC 热敏电阻的阻值与温度的关系满足下列经验公式：11()0B T T R R e-=------------------------（1）式中，R 为该热敏电阻在热力学温度T 时的电阻值，0R 为热敏电阻处于热力学温度0T 时的阻值，B 是材料的常数，它不仅与材料性质有关，而且与温度有关，在一个不太大的温度范围内，B 是常数。

由（1）式得该热敏电阻在0T 时的电阻温度系数α20BT α=----------------------------------（2） 进一步得到0011()InR B InR T T =-+在一定温度范围内，可以用作图法或最小二乘法求得B 的值，并进一步求得α的值。