修正铂热电阻非线性的简单方法

一、非线性的修正方法铂热电阻的R—T关系在测量范围内是一个随温度上升,R/T比率单调下降的曲线。其表达式为 -200～O℃: R_t=R_0[1 At Bt～2 Ct～3(t—100)] 0～650℃: R_t=R_0(1 At Bt～2) A/D变换器的变换特性为 N=K V/V_R (1)式中,K为变换系数;V_R为基准电压;V_t为模拟输入量;N为数字输出量。如果将一定量的V_t反馈到V_R,则有     

实用铂热电阻线性化交换电路

<正> 铂热电阻温度传感器是一种广泛应用的测温元件,在—50～600℃范围内具有其它任何温度传感器无可比拟的优势,包括精度高,稳定性好,抗环境干扰能力强等.由于铂热电阻的电阻值与温度成非线性关系,所以给一般用户使用带来一定困难,往往没有充分利用其高精度优势.本文介绍了适合于各种精度要求的铂热电阻温度传感器交换电路,对应于不同的精度要求可以选用不同复杂程度的电路方案.铂热电阻温度传感器的电阻值与温度的关系工为Rt=R_0(1+ar+bt~2),其中Rt:温度t℃时的电阻值,R_0:温度0℃时的电阻值,型号Pt100的铂热电阻R_0=100Ω,根据IEC-751标准,可近似取a=3.9685×     

一种简单连续式非线性A／D转换测温电路

铂热电阻具有测量准确度高、稳定性好、使用简单等优点,因此在-200～ 650℃温度范围内应用非常广泛.然而铂热电阻的阻值Rt与温度之间具有非线性关系,参见文献[2],使用时对铂热电阻的非线性要进行校正.校正铂电阻的非线性,国内外专著已讲述多种方法,其中一种非线性校正方法是采用连续式非线性A/D转换电路.参见文献[2,3],但参数计算多采用多项式展     

用于无创检测皮下葡萄糖的新型生物传感器研究

以无创检测人体血糖为应用需求,采用高灵敏度锇氧化还原聚合物修饰在薄膜电极上,并通过戊二醛交联法固定酶分子制备成新型生物传感器。实验结果表明:在0~700μmol/L的葡萄糖标准浓度范围内,传感器灵敏度为23.955 nA/(μmol.L-1),最低检测限为0.3μmol/L,相关系数为0.999;在标准皮下葡萄糖浓度0~19mmol/L浓度范围内,被抽取出的葡萄糖电流响应值与皮下葡萄糖的浓度成线性关系,线性相关系数为0.994,灵敏度为4.03 nA/(mmol.L-1);单只传感器对100μmol/L葡萄糖检测的精度为4.07%(n=10),不同传感器之间对100μmol/L葡萄糖测量的精度为3.22%(n=10),在4℃条件下,传感器的寿命可达450 d。     

基于BiCMOS工艺可修调的高精度低温度系数带隙基准源设计

设计了一种利用电阻比值校正一阶温度系数带隙基准电路的非线性温度特性来实现低温度系数的高精度低温度系数带隙基准源;同时设置了修调电路提高基准电压的输出精度.该带隙基准源采用0.8μm BiCMOS(Bipolar-CMOS)工艺进行流片,带隙基准电路所占面积大小为0.04 mm2.测试结果表明:在5 V电源电压下,在温度-40℃～125℃范围内,基准电压的温度系数为1.2×10-5/℃,基准电流的温度系数为3.77×10-4/℃;电源电压在4.0 V～7.0 V之间变化时,基准电压的变化量为0.4 mV,电源调整率为0.13 mV/V;基准电流的变化量为变化量约为0.02μA,电源调整率为6.7 nA/V.     

用于温度传感器芯片的高精度低温度系数带隙基准源

为了满足温度传感器芯片对带隙基准源高性能的要求,设计了一种高精度低温度系数带隙基准源。该带隙基准源利用电阻比值校正了一阶温度系数带隙基准电路的非线性温度特性,使得输出的基准电压的精度和温度系数有了很大提高。采用0.8μm BiCMOS（Bipolar-CMOS）工艺进行流片,带隙基准电路所占面积大小为0.04mm???2。测试结果表明：在5V电源电压下,在温度-40~125℃范围内,基准电压的温度系数为1.2×10-5/℃,基准电流的温度系数为3.77×10-4/℃;电源电压在4.0~7.0V之间变化时,基准电压的变化量为0.4 mV,电源调整率为0.13mV/V;基准电流的变化量为变化量约为0.02μA ,电源调整率为6.7nA /V。     

自标定薄膜温度传感器的研制与标定

由于尺寸小,使用常规热电偶静态标定方法标定薄膜热电偶时,在标定过程与使用过程中,传感器和补偿导线上的温度梯度分布不一致,使薄膜热电偶的热电势也不同,影响其测温准确性。为解决这一问题,设计了集薄膜金—铂热电偶和薄膜铂电阻器于一体的自标定薄膜温度传感器及其标定系统,使用电子印刷法制备传感器,采用激光加热技术模拟其使用时的温度分布,通过有限元仿真分析其温度分布规律,基于温度外推实现薄膜热电偶静态特性自标定。结果显示,传感器中的薄膜热电偶在室温到300℃内的塞贝克系数为5. 3～7. 6μV/℃。     

用A/D转换器实现铂电阻温度计的非线性校正

针对铂电阻传感器的非线性校正,一般需要另加一个特别校正电路的问题;提出了在测量温度的应用中利用A/D转换器作非线性转换,实现铂电阻传感器的非线性校正;同时将输入信号的一部分送到A/D转换电路的基准电压端,并恰当地选择A/D转换电路的设计参数的方法,使铂电阻传感器在用于-15～200℃范围的温度测量时的非线性误差不超过0.01℃.这样既简化了电路设计,又有效提高了铂电阻测量温度的精度.     

新器件简讯

TMP12 TMP12是一种测量流量及温度的传感器。该传感器内有100Ω的电阻加热器,它提供了器件的仿真;测量温度范围为-40～ 150℃,-40～ 100℃测温范围的精度为±3℃;灵敏度为5mV/℃;可外设电阻设定控制温度的上下限值;上下限温度控制为集电极开路输出,输出电流20mA;热滞后可设定;单电源( 5V)工作,静态电流(加热器不工作)400μA。该传感器主要应用于空气流量检测、过热检测及     

线性输出的不平衡电桥电路

在诸如温度、力、应力等一些非电量检测中,常用特制的电阻元件作传感器,将它接入单臂电桥.当传感器的电阻值随被测非电量的大小而改变时,电桥的输出电压也发生相应的变化,于是便实现了非电量-电量间的交换.由于单臂电桥自身电路结构上的原因,除了在电桥平衡位置附近的一个极小区域外,电桥的输出电压U_O与传感器电阻值的相对变化量△R/R之间却呈现非线性关系.若想使测量误差不因非线性输出而变得太大的话,就须对非线性进行校正、补偿.     

基于间断性腐蚀法的铂热敏传感器的研制

针对铂湿法刻蚀工艺,提出了间断性腐蚀法,并与边腐蚀边搅拌法和静止法进行了对比,结果显示该方法腐蚀铂曲线光滑、效果好。之后,以普通硅片作为衬底材料,二氧化硅作为隔热层,采用上述微机电(MEMS)工艺加工制作了铂热敏传感器。经热敏性能测试,其电阻温度系数在20℃～80℃时为1571.2×10-6/℃;同一批次电阻阻值均匀性为0.35%;非线性度为0.57%;热时间常数为1.1μs;在0.5 h的稳定性测试中其变化幅值为0.005Ω,即精度为0.01%。该热敏传感器制作工艺简单,性能优异,可用于温度敏感、气体传感等热敏传感。     

利用平均值电路提高直流电压基准源的温度特性

根据不同直流电压基准源芯片的温度漂移互相独立的特点,研究单个电压基准源芯片输出的温度特性,提出一种利用平均值电路降低基准电压温度漂移系数的方法。实验结果表明:温度系数最优为4.5μV/℃的4个基准源芯片,经过平均电路融合输出后,温度系数减小到2.46μV/℃,可以有效地降低直流电压基准的温度漂移系数。     

铂电阻非线性补偿电路

铂电阻是主要的工业用热电阻,其测温范围一般为-200～ 500℃。由于铂在氧化性介质中有高稳定性及良好的复现性等优点,是理想的热电阻材料。但铂电阻仍存在一些非线性:在0～650℃范围内,铂电阻的阻值Rt与温度t的关系为     

一种低功耗高精度带隙基准的设计

基于U MC 0.25μm BCD工艺,在传统带隙基准结构的基础上,设计了一种具有低功耗、高精度的基准,同时利用N MOS管工作在亚阈值区域时漏电流和栅极电压的指数特性,对基准温度特性曲线进行二阶补偿。仿真结果表明,电源电压5V时,静态电流功耗为3.16μA;电源电压2.5 V~5.5 V,基准电压变化53μV;温度在-40℃~130℃内,电路的温度系数为0.86×10-6/℃;三种工艺角下,低频时电路电源抑制比都小于-95 d B。     

一种消除失调电压的低温度系数带隙基准电路

提出了一种利用多晶硅电阻的温度系数补偿负温度系数电压实现低温度系数的带隙基准电路,并且引入由二分频时钟控制的CMOS开关,使产生的失调电压正负交替做周期性变化相互抵消。采用BiCMOS 0.35μm工艺设计。仿真结果表明,此方法能够使MOS管在失配10%的情况下降低97%的失配,温度系数可达5.2 ppm/℃。工作电压为1.5 V～3.3 V、工作温度为-40℃～+70℃且工作在1.8 V常温下时,电路的工作电压为1.144 3 V,总电流为29.13μA,低频处的电源抑制比为-70 dB。     

一种新型铂热电阻数字测温电路

本文介绍了一种采用连续式非线性A/D转换法进行线性化的新型铂热电阻数字测温仪,在—200℃至 650℃<的温度范围内,线性化误差仅为0.058%,采用了有源电桥和四线制等技术,使引线电阻对测量精确度的影响可忽略不计,并消除了基准电压对测量误差的影响。     

采用微型机系统校验传感器的方法介绍

在一般情况下数据采集系统(包括本文讨论的航空发动机斌车微型机数据采集系统)的最前端是传感器。通过它将压力、温度、推力,流量及转速等物理量转变成电信号送入计算机。在实际使用中,需要事先标定各物理量与电量的关系,并将这个关系曲线存入计算机,测量时再由计算机把采集到的电量换算成对应的物理量。各种传感器的性能往往离散度较大,重复性较差,又易受温度和其它外界条件的影响,这是测量的主要误差来源。采用微型机系统校验传感器,可     

新器件简讯

TC1023/1024 TC1023/1024是温度传感器。TC1023的测温范围是-20～ 100℃,输出电压与温度成正比,灵敏度为10mV/℃(即输出电压V_(OUT)=10mV/C×温度C)。测量0℃以下温度时需外接一个下拉电阻到负电源。 TC1024的测温范围为-40～ 125℃,灵敏度也是10mV/℃,-40℃时输出电压为100mV, 125℃时为1750mV。它们可以在2.2～12V单电源下工作。两器件的特点:有关断传感器的控制端,因此较容易实现多点巡检测量;在整个测温范围内非线性小于     

CFCC-SiC基底NiCr/NiSi薄膜热电偶制备及性能研究

在碳纤维增韧补强碳化硅陶瓷复合材料(CFCC-SiC)表面制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶。传感器结构自下而上依次为CFCC-SiC陶瓷基底、SiO2过渡层,Al2O3绝缘层及NiCr/NiSi热电偶层。对所制备传感器进行了静态标定,其在300℃~700℃范围内具有稳定的热电动势输出,平均Seebeck系数为41.71μV/℃,传感器极限使用温度约为750℃。     

平面型薄膜热流传感器及其静态特性标定研究

针对用于径向传热测量的热流传感器及其标定方法研究较少的问题,基于一维圆筒壁传热模型,设计并制备了一种具有自标定特征的平面型热电堆式薄膜热流传感器,提出了一种基于激光加热和温度外推原理的传感器静态特性标定方法,建立了有限元仿真模型,开展了传感器温度分布规律分析,设计了静态特性标定装置,完成了相应的标定实验。仿真结果显示,传感器沿径向温度分布符合圆筒壁稳态导热模型。实验结果表明?在40℃ ~ 100℃范围内,所制备的热流传感器塞贝克系数为5.6μＶ/ ℃ ~7.0μＶ/ ℃,数值和变化趋势与标准金铂热电偶接近,所标定的塞贝克系数可直接用于小范围内热流测量,同时在冷端温度已知条件下,该标定结果同样适用于大热流测量,研究结果将对于平面型薄膜热流传感器的制备和标定具有指导意义。