温度传感器
来源：鑫工海国际贸易发布时间：2018-05-14浏览次数：518次

快速地看一下与导线中的应力有关的方程，以及在可靠性计算中使用的加速系数，将显示为什么温度在电子设备中起着如此重要的作用。1。 　　方程1 　　(1) 　　哪里, 　　=弹性模量 　　线键特征长度 　　变形截面的长宽比 　　非变形线半径 　　T =温度 　　金属丝连接处的应力 　　l应力集中 　　加速度因子， 　　方程2 　　(2) 　　哪里, 　　温度加速因子 　　能 　　KB = Boltzman常数 　　e=反应动力学(0.7) 　　温度(k) 　　方程1和2清楚地表明了温度在电子元件操作中的线性或指数关系。在当今的热设计中，仿真工具了的应用。然而，由于电子封装的复杂性和所用材料的复合性，模拟数据验证。本文介绍了不同传感器及其在电子热管理中的应用领域。 　　表1显示了用于温度测量的六个主要传感器： 传感器或 温度参数 接触法 评论 电阻 恒流电阻或电压 直接接触 通常用热电偶校准 热电偶 开路电压 直接接触 作为“点”传感器有用 二极管或晶体管 通常具有恒定正向偏置电流的电压 直接接触 通常用来测量有源器件或集成电路的温度 红外辐射 电 接触线或光接触线 绘制温度图或图像。不是严格定量的，除非在图像点上都知道样品的发射率。 荧光电压直接接触（接近） 近似点探测器；接触电阻问题 液晶 颜色 直接接触Direct Contact 产生温度图；半定量的，除非进行详细的校准来量化颜色与温度的关系 　表1：标准温度传感器。2。 　　1阻温度计 　　使用这些传感器，传感元件的电阻随温度而变化。该传感器有两种主要形式：热敏电阻(轻掺杂半导体)和金属电阻。方程3和4分别代表这两个传感器的电阻和温度之间的关系： 　　方程3 　　(3) 　　方程4 　　(4) 　　哪里, 　　C1和C2 =常数 　　KB = Boltzman常数 　　R0 =阻力在参考温度 　　r(t)=温度T的电阻 　　参考温度 　　图1显示了一个表面安装的RTD(电阻温度检测器)，可以安装在表面上进行温度测量。 　　表面贴装RTD图像 　　图1：表面安装RTD(由凯利讯半导体公司提供)。 　　在使用这些类型的传感器时，考虑以下问题： 　　传感器(电阻器)与试验样品密切接触-焊料或小心环氧建议。 　　传感器放在恒温区-恒温传感器上。 　　电阻功耗(如果在电压模式尽量减少不影响问题。 　　该传感器可直接嵌入在模具上，适合于部分水平测量。 　　2 - Thermocouples(TC) 　　这些传感器在现场是设备。的灵和的可用性使它们可以用于各种温度测量。TCS的工作原理是将两个不同元素或合金的导线连接起来，从而产生温度的电压。方程5为TCS提供了控制原理： 　　方程5 　　(5) 　　哪里, 　　由热电偶产生的电压 　　AA，线A和B B = Seebeck系数 　　T =温度 　　表2显示了一些用于电子热测量的典型TC类型。 型 材料 材料B V输出（µV） 诺姆。误差极限。±ºC 评论 B 铂- 30铑 铂- 铑 1 0 不低于50ºC；非常高的温度的测量 E 镍铬合金 铜镍合金 62 1.7 适合低温测量 J 铁 不同的铜镍合金 51 2.2 铁腿除杂质的Seebeck系数的变化 K 镍铝合金（铝） 镍铝合金(镍铝镍) 40 2.2 非常流行的电子实验 R 铂铑-13 铂 7 5 非常稳定的 S 铂铑-10 铂 7 5 T 铜 白铜合金 40 1 铜腿可以在表面温度测量中创造一个传导路径(fin) 表2：热电偶类型及其各自的电压输出。2。 　　在上面所示的TC类型中，E、j、k和t是的。市场上的许多热电偶仪表可以互换使用这些传感器。这是因为这些TCS的电压输出在同一范围内，因此，内部电子学可以被设计来容纳它们中的每一个。 　　每个传感器类型都有一些独特的特性，这是你需要知道的。例如: 　　E型-虽然准确，有一个有限的范围 　　J型-不应该被用在潮湿的环境下，由于TC的铁成分会氧化，导致错误的输出 　　K型-虽然被使用，输出电压可以产生负面影响，如果钢丝扭结 　　t型可以是一种的传热介质，因为它的铜成分，既可以是翅片也可以是导体。 　　同样重要的是要注意，热电偶测量的温度，在这两个电线连接点。结越小，温度读数越。一个大的TC结将使温度在其整个区域内平均化。如图2所示，多个连接将具有相同的影响。 　　在图2中，由于在点焊两端(在右侧的TC)之前扭转导线而产生的多结，产生了一个更大的结。无论是测量表面温度还是流体温度，这个TC报告的数字都会报告平均温度超过2-3毫米的结长。 　　热电偶误差可以归结为以下几个方面： 　　可怜的接线连接 　　电偶作用 　　热分流 　　电噪声 　　测试仪安装问题 　　单结和多结热电偶传感器的图像 　　图2：单结和多结热电偶传感器。3。 　　在上面列出的错误中，电噪声是的问题，尤其是在的高频设备中。TC可以用在一个四线格式解决电子噪声，可能会影响报告的温度。采用4线热电偶，如图3所示，我们可以测量温度和电噪声。 　　让我们考虑一个由铁康铜热电偶J型。四根导线都点焊在一起形成TC结。温度可在任何的铁-康铜组合读，和电子噪声可以在两个铁杆读两constantans。因为两相似金属无法创建塞贝克效应(热差转换电压)，无论是在这些导线测量信号在测量领域中的电子噪声。 　　四线热电偶系统的图像 　　图3：用于测量电子噪声和温度的四线热电偶系统。 　　测量表面温度始终是一个具有挑战性的过程。下面的步骤将有助于提高这种测量的准确性： 　　保持安装尺寸尽可能小。 　　为了减少传导误差，将热电偶导线从接合处取出，沿着至少20丝直径的等温线。 　　将测量结定位在尽可能靠近表面的位置。 　　为了避免对流或辐射换热的变化，设计安装，使其对流体流动的扰动或表面发射率的变化。 　　减小测量结和表面之间的热阻，使其尽可能低。 　　3 - Diode或晶体管 　　二极管和晶体管是电气性能与温度有关的部件。二极管用于温度测量，无论是作为功能器件中的嵌入式传感器，还是作为热测试芯片。图4显示了这种设备级模拟的热测试芯片。 　　器件级仿真中热测试芯片的图像 　　图4：器件级模拟的热测试芯片。 　　下面描述了半导体材料用于温度测量的一般考虑： 　　每个半导体器件至少有一个电参数，这是温度的函数。 　　热测试芯片利用半导体器件的热敏参数测量芯片结温 　　通常使用单独的加热元件和传感元件来避免电气开关的需要。 　　传感装置的热校准是必要的。 　　热测试芯片是在实际封装结构中测量芯片结温的手段。 　　材料的使用取决于预期包装应用的可用性/适用性。 　　4红外热像图 　　红外热成像是根据受热面发出的红外波来进行的。红外系统捕捉海浪，并根据内部校准，将它们转换成温度。 　　以下是红外测量所的： 　　红外成像系统的市场提供了一个的范围，但值得系统始于约为30-70k。红外显微镜(下降到5毫米，只有下限的红外波长)，系统开始在$ 18万 　　信号处理设备 　　辐射率的知识-如果测试样品涂有已知的发射率材料。 　　校准 　　图5a和5b显示典型的散热表面的红外图像。 　　电路板在强迫和自然对流中的红外图像 　　图5a和5b：在电路板上的红外图像(一)强迫和自然对流3(B)。 　　在使用红外机进行温度测量时，以下几点值得注意： 　　应用精度是发射率的函数。 　　在风速、温度和气流分布情况下，测量情况与实际环境相一致。 　　红外相机对反射辐射很。 　　二氧化碳和水蒸气吸著的，并可能产生重大的误差。 　　在电子应用，表面通常有不同的发射率。因此，在测量已知发射率(黑色颜料或粉末)之前，使发射率均匀。 　　在大多数红外设备中，温度读数是一个区域的平均值。因此，温度峰作为积分的结果可能被忽略。为了解决这种情况，使用更好的红外光学系统来减少集成发生的区域。 　　5 -光学探针 　　光学传感器是一种发光器件，它用源辐射照射测试体，可以检测反射辐射或模拟辐射，如荧光。虽然不是使用，光学探针用于在模具或组件级。图6显示了一个这样的探针。 　　用于表面温度测量的光学图像 　　图6：用于表面温度测量的光学探针——探针既可以接触表面，也可以从荧光处理的表面捕捉反射光。 　　6液晶热成像 　　LC热成像是基于从液晶材料处理的表面反射出来的可见光。该系统捕获反射波长，并根据内部校准，将它们转换成温度。液晶(LC)是胆甾相材料。当应用于受热面调整和反映他们在不同波长的光。反射光显示彩虹中的标准颜色。图7显示了LCS在集成电路上的应用。 　　应用于ic的液晶彩色显示图像 　　图7：液晶显示器在集成电路上的应用。蓝色显示电热的点，黑色显示温度在晶体材料的范围之外。3。 　　以下是液晶材料的特点： 　　液晶是一种化合物，可以像液体一样倾倒，但能像晶体一样反射光线。 　　LC光学特性的变化可以由外部施加的磁场(例如电、磁和热)产生。 　　胆甾相液晶在其温度范围内加热时，逐渐显示出可见光谱的颜色。 　　可以通过选择和混合适当的液晶来控制事件温度范围的宽度和位置。 　　液晶是市售的活动温度范围从低于0ºC至160 Cº，跨度范围从1到50ºC 　　如图8所示的LC热成像系统可以提供非常的温度映射系统。 　　对thermview™系统图像 　　图8：宏观和微观的thermview™系统(到1µm)表面的温度测量。4 　　图9显示了模具级LC热成像的典型结果。 　　温度分布在存储器芯片上的图象 　　图9：在一个内存芯片温度分布(5 x 5 mm)在tambient = 25oC、显示用液晶热像图。3 　　与温度测量系统一样，液晶热像仪具有明显的优点和缺点。液晶热成像的一个优点是它不依赖于表面发射率。，在微米和亚微米水平，虽然不是一个简单的任务，液晶热图允许更容易、成本更低的温度测量，同时使1µm或更小的空间分辨率。LC热成像的一个缺点是它不是像IR那样的拾取和测量系统。为了执行测量，将校准的液晶材料应用到表面上。然而，这与红外系统相似，因为如果测量的表有多发射率(例如，模具或pcb)，则需要使表面发射率均匀。 鑫工海国际贸易做为一家的仪器仪表供应商，自身在德国汉诺威设有采购，针对进口备品特别是欧美产品有着独到的理解和优势，经过几年的技术及人员累积，目前鑫工海国际贸易可以针对产品提供完善的备件，针对产品系列问题可以提供一条龙服务，大大缩短了客户维修等待的时间，欢迎广大用户前来咨询交流。咨询电话：021-321900