摘要：本文詳細(xì)介紹了研究ad590特性的方法，及ad590溫度傳感器的測溫原理及應(yīng)用的實驗過程。

　　關(guān)鍵詞：集成電路;溫度傳感器;最小二乘法;溫度特性

1引言

集成溫度傳感器將溫敏晶體管與相應(yīng)的輔助電路集成在同一塊芯片上，能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，一般用于-55℃~±150℃之間的溫度測量。溫敏晶體管在管子的集電極電流恒定時，其基極發(fā)射極電壓與溫度成線性關(guān)系，為克服溫敏晶體管vb電壓產(chǎn)生時的離散性，采用了特殊的差分電路。集成溫度傳感器具有電壓型和電流型兩種，電流輸出型集成溫度傳感器在一定的溫度t時相當(dāng)于一個恒流源。因此，它不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪音的干擾，具有很好的線性特性。

本實驗采用國產(chǎn)的ad590，它只需要一種電源（4.5~24v）即可實現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻，即可實現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。它使用方便，并且電流型比電壓型的測量精度高。

2傳感器的特性測量

2.1實驗內(nèi)容
　　測量ad590在電源電壓穩(wěn)定時，輸出電流與溫度的關(guān)系及不同溫度下的伏安特性，采用圖1所示電路。

實驗中為了測量不同溫度下的ad590的特性，必須將ad590用鋁外殼保護(hù)且引線用絕緣材料封閉，置于恒溫水浴中。伏特表測量電阻兩端的電壓。由于ad590近似于高精度電流源，所以要求伏特表有足夠的測量精度，本實驗采用了三位半數(shù)字電壓表測量電壓值。對于電阻r，一方面要有足夠的有效數(shù)字，另一方面其壓降又要使伏特表的讀數(shù)有足夠的有效數(shù)字。本實驗采用了0.1級電阻箱。數(shù)值為200.0，由i=v/r，即得ad590上的電流值。以溫度作為自變量，電流i為因變量，方程為：


2.2數(shù)據(jù)處理
　　表1為實驗測得的一組數(shù)據(jù)，顯示溫度和電流的關(guān)系（r=200）。

　　用最小二乘法進(jìn)行擬合，通過計算機程序，輸入10組實驗數(shù)據(jù)計算得出、和相關(guān)系數(shù)，程序如圖2所示。

3 測溫電路

3.1實驗內(nèi)容
設(shè)計一個用ad590精確測量0~100℃范圍內(nèi)溫度的電路，為使伏特表的示數(shù)正好是攝氏溫度的讀數(shù)，取r1上的電壓與r2上的分壓差作為v的輸入。測溫電路如圖3所示。


圖3中電阻值根據(jù)伏安特性測量時用最小二乘法擬合結(jié)果計算得出。電壓表的讀數(shù)△u為：
△u=r1×i-u0r2/（r2+r3）(2)
由式（1）、式（2）聯(lián)立得：
△u=r1+r1-u0r2/（r2+r3）

根據(jù)非平衡電橋法測溫度必須有以下關(guān)系：
r1=1（3）
r1-u0r2/（r2+r3）=0（4）

3.2阻值的選取
選取r1、r2、r3合適的阻值，滿足式（3），式（4），具體操作方法如下：
（1）對于r1β=1，由于前面在傳感器特性測量中已算出較為準(zhǔn)確的值，r1仍然可由計算機程序按照r1=1計算得出（r1在1k左右）。
（2）對于r1x-u0r2/（r2+r3）=0，注意到該式的物理意義，是ad590在0℃時的輸出電流，r1即是在0℃時r1兩端的電壓，而u0r2/（r2+r3）很明顯是r2分得的電壓，顯然如果將ad590浸于冰水混合物中使其工作在0℃，再調(diào)節(jié)r2和r3的阻值使電壓表顯示值為0，即可滿足r1x-u0r2/（r2+r3）=0。操作時，選r2與r1相同的阻值再調(diào)節(jié)r3使電壓表顯示值為0（r3的值大概在50kω左右），此時電橋平衡，r1和r2兩端電壓約為273mv，r3阻值為ad590在0℃時該電路的阻值。
（3）開加熱電源,仔細(xì)觀察溫度變化情況與數(shù)字電壓表數(shù)值的變化情況,調(diào)節(jié)r1和r2,使數(shù)字電壓表讀數(shù)與溫度表讀數(shù)一致,變化情況也一致（溫度升高或降低10℃，電壓表的讀數(shù)與溫度表的讀數(shù)差值不超過0.1℃為成功）。記下此時的r1和r2的值。校準(zhǔn)完畢后，可用該溫度計測量其他待測物體的溫度值。

4結(jié)束語

溫度傳感器的應(yīng)用范圍很廣，它不僅廣泛應(yīng)用于日常生活中，而且也大量應(yīng)用于自動化和過程檢測控制系統(tǒng)。溫度傳感器的種類很多，根據(jù)現(xiàn)場使用條件，選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝愋筒拍鼙ＷC測量的準(zhǔn)確可靠，并同時達(dá)到增加使用壽命和降低成本的目的。ad590溫度傳感器不但實現(xiàn)了溫度轉(zhuǎn)換為線性化電量測量，而且精確度高、互換性好、應(yīng)用簡單方便，因此，可把輸出的電信號經(jīng)ad卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由計算機采集vi-t的數(shù)據(jù)，以發(fā)揮其實時和準(zhǔn)確的特點。把ad590用于改進(jìn)一部分物理實驗，如空氣比熱容比的測量、金屬比熱容的測量及液氮汽化熱的測量等，都取得了良好的效果�？傊�，與水銀溫度計、銅-康熱電偶溫度計及半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計相比，ad590具有線性好、測溫不需參考點及消除電源波動等優(yōu)點，因此在常溫范圍內(nèi)可以取代它們，廣泛的應(yīng)用于科技和