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对温度传感器性能的了解及测试是大学物理实验的一项必备内容,但大多数实验仪器只具备做环境温度以上的实验,FD-TM温度传感器测试及半导体致冷控温实验仪具备了半导体致冷功能使之能做环境温度以下的实验。本仪器主要测试温度传感器AD590的性能(可根据要求增加多种温度传感器的测试)及了解半导体致冷堆的性能。
一仪器性能
1加热: 环境温度---120°C
2致冷: 环境温度----环境温度-45C(-10C—15C)
控温精度:
测温精度: ±3%
AD590电流型集成电路温度传感器是将PN结(温度传感器)与处理电路利用集成化工艺制作在同一芯片上的具有测温功能的器件。它具有精度高、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。
芯片中Rl,R2是采用激光校正的电阻,(+25C)下,(K)成正比的电压信号,再通过R5,
T8Tll
R6把电压信号转换成电流信号,为了保证良好的温度特性,R5,R6采用激光校准的SiCr薄膜电路,其温度系数低至(-30 50)*10-6/C。V的C极
Tl0
电流跟随V和V的C极电流的变化,使总电流达到额定值。R5,R6同样在T9 Tll
(+25C)的温度标准下校正。AD590等效于一个高阻抗的恒流源,其输出阻抗
〉10MQ,能大大减小因电源电压变动而产生的测温误差(如下图)
度T,每变化1K,输出电流变化luA。其输出电流I(uA)与热力学温度T(K)
0严格成正比。电流温度系数K的表达式为:
I
K=—0=—In8
ITqR
式中k,q分别为玻尔兹曼常数和电子电量,R是内部集成的电阻。Ln8表示内
部V与V的发射极面积之比R=S/S=8倍。然后再取自然对数值,将
T9 Tll 9ll
k/q=,R=538Q代入上式,即可得到:
K=红=
IT
因此,输出电流Io的微安数就代表着被测温度的热力学温度值(K)。AD590的电流-温度(
I-T)特性曲线如下图所示:
AD590经激光调整其准确度在整个测温范围内W±°C(AD590准确度与其级别有关),线性极好。利用AD590的上述特性,在最简单的应用中,用一个电源,一个电阻,一个电压表即可构成温度的测量。由于AD590以热力学温度K定标,实际应用中,应该进行C的转换。即实际应用中,为了与显示温度的仪表一致(如电压表),必须进行技术调零处理(,需进行技术调零处理,使其输出为0V)。

AD590输出电流与温度t(C)满足如下关系I=B(t-)C+A。式中I为AD590输出电流,单位为uA,t(C)为实际温度,B为温度系数luA/K,()。
,即t-=-=0
I=luA*0+=
如实际温度为0C时即t-=0C-=-
I=luA*(-)+=
按要求接线,将仪器温度设置为25C(,
保证达到25°C±°C的控温精度)。将控温传感器(Pt100)插入一干井炉孔中,将温度传感器AD590放入另一干井炉孔中,同时将仪器提供的1KQ电阻(±)插入另一孔升温至25°C。温度恒定后测试1KQ电阻上的
*上述实验,环境温度低于25C时用加热,环境温度高于25C时用致冷。
测试AD590输出电流与温度变化的关系,并求出灵敏度、斜率及相关系数(输出电流Io=Vr/1KQ,实验电路如实验1.)。
按要求接线,将温度设置从最低环境温度起(加热),每隔10C设置一次,每次待温度稳定加in后,测试一次输出电压,一直到100°C止。同时将输出电压从+5---10V改变观察输出电压是否有变化。
按要求接线,将温度设置从最低环境温度起(致冷),每隔5C设置一次,每次待温度稳定加in后,测试一次输出电压,一直到-20°C止。同时将输出电压从
+5---10V改变观察输出电压是否有变化。
t/C
-15
-10
-5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Vr/lkQ/uA
用最小二乘法进行直线拟合得:
B= uA/K ; A= uA
r=
测试AD590在实际温度测量中的应用特性,掌握AD590在摄氏温度应用技
术调零。实验电路如下图所示:
AD590在一个非平衡电桥中由可变电阻RX改变电桥的输出电压使之在0°C时
输出电压为零。输出电压随温度变化。实验内容同实验2.①②

半导体致冷堆是利用半导体帕尔帖(Peltier)原理的热电模块,模块在一定的电流下,一端面加热,一端面致冷。当电流反向时冷热面互换。实验了解半导体致冷堆的基本原理及测试半导体致冷堆的降温速率及控温精度。
*TCF708控温仪实际操作请看仪器说明书。加热时请调至正向控制,致冷时请调至反向控制。改变加热至致冷时(改变致冷至加热时)。