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温度影响测量的因素分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:热电晶体是具有自发极化并呈现热电效应的晶体。虽然栅极电阻的温度漂移仅影响信号源的工作点,电时间常数和噪声,但是任何微小的改变都会影响温度系数和信号电压。

温度影响测量的因素分析

测量技术最经常考虑和处理的干扰量是温度,它不仅直接对传感器系统本身,而且对其他引起测量误差的干扰量产生影响,而这些干扰量对测量和处理模块产生影响。

1.温度问题所涉及的相关概念

温度补偿:为减少温度的变化引起(湿度)测量误差所采用的补偿方法;

温度误差:在规定的范围内,由于温度变化而引起的被测量值输出的误差;

温度漂移:随周围温度变化,传感器的输入输出特性变动的现象或变动值[80]

居里温度:居里温度被定义为超过或低于此温度时热电晶体就会停止热电效应的温度[81]。热电晶体是具有自发极化并呈现热电效应的晶体。因为自发极化的大小是由温度确定的,温度变化将引起晶体偶极矩间的变化,产生外电场

2.问题产生原因

栅极电阻与温度的关系:高性能的栅极电阻有很好的负温度系数(随温度上升而栅极电阻阻值降低)。栅极漏电流和JFET(结型场效应晶体管)的电流噪声将随温度的增加而迅速增加,特别在高温时,呈指数增长。

虽然栅极电阻的温度漂移仅影响信号源的工作点,电时间常数和噪声,但是任何微小的改变都会影响温度系数和信号电压。(www.xing528.com)

3.温度问题与传感器的稳定性

在大多数实际应用场合的环境温度是相当低的,其内在温度系数和热电晶体电容值与温度的关系约为±0.05%/K,这在环境温度经常改变的系统设计中是非常重要的量,它可明显地反映自身的温度漂移特性。

如前所述,很小的温度变化会产生一个明显的低频信号,电压模式可轻易反映这种温度变化,并且产生的信号能通过提高它的工作范围来限制选择放大器产生的不利影响。传感器的电时间常数和热时间常数越长,这种变化越明显。

因为电时间常数和热时间常数由传感器的结构所决定,通过设计它可被降低,但不能完全除去。在非补偿传感器中,预期的温度指标被改变,非补偿传感器和补偿传感器都能适应特殊工作环境,尽管改变热时间常数要比改变电时间常数要复杂得多。

4.红外窗口和过滤器与温度的关系

热电传感器涂有黑色的吸热材料,它的光谱特性不由温度决定,但为了改变其探测等级,所有窗口和光学元件、滤光片都要随温度变化。

当未涂有红外光学材料时,温度变化仅影响它的传递损失。增加的修正电压与栅极漏电流及高温都会增加信号源的偏移电压,而增加的栅极漏电流和减少的栅极电阻又会导致传感器的噪声会在低频时影响性能。

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