CN215893841U - 一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置，包括恒温箱、铁皮盒、测试板、输出记录装置、标定温度芯片和测试芯片；标定温度芯片和测试芯片设于铁皮盒内的测试板上，铁皮盒置于恒温箱内；标定温度芯片在测试板上呈等边六边形分布，标定温度芯片分别位于等边六边形的顶点以及中心位置，等边六边形等分为六个等边三角形，标定温度芯片分别位于等边三角形的顶点处，测试芯片位于每个等边三角形的重心处以及等边三角形的三条中线距离顶点三分之一位置处。本实用新型的有益效果是：本实用新型中的芯片呈正六边形分布，实现在保证精度的情况下同时测得多个测试芯片的参数指标，有效提高了测试效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置。
背景技术
温度传感器广泛应用于工业、农业、气象、交通等众多领域。在某些特殊应用场合，被检温度可能发生快速变化，如气象监测中的探空仪应用以及工业控制中的快速热退火应用等。这些应用对温度传感器的响应时间特性提出了要求，需要通过相关测量装置对其进行检测。目前，现有和曾有的关于其温度传感器测试的对于新型测试方案都做过很有效的努力，也曾设计过许多优秀的技术方案。TI的同类资料里比较常见的是PCB上同个位置顶层和底层对称放置的方案，理论上这样的测试方案是简洁方便的，但是实际操作方面不太方便获取测试芯片的数据；现有技术中对于温度传感器的测试装置有很多，测试的过程中，温度传感器的测试温度和基准温度的大小关系同测试温度的理论温度和基准温度的大小关系相匹配时，则判断温度传感器的测试可以准确感测外界环境的温度。但是现有技术中测试温度和基准温度的大小关系的比较通常只能接入一个基准温度，那么在测试的过程中，如果基准温度为多个时，就需要接入多个比较模块，使得测试装置比较复杂，并且成本提高了不少。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置。
这种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置，包括恒温箱、铁皮盒、测试板、输出记录装置、标定温度芯片和测试芯片；标定温度芯片和测试芯片设于铁皮盒内的测试板上，测试板通过铁皮盒上的窗口与输出记录装置连接，铁皮盒置于恒温箱内；标定温度芯片在测试板上呈等边六边形分布，标定温度芯片分别位于等边六边形的顶点以及中心位置，等边六边形等分为六个等边三角形，标定温度芯片分别位于等边三角形的顶点处，测试芯片位于每个等边三角形的重心处以及等边三角形的三条中线距离顶点三分之一位置处。
作为优选：标定温度芯片在温度范围为-40℃至+125℃时的精度为±0.25℃。
作为优选：测试芯片的检测温度范围为-40℃至+125℃；测试芯片在温度范围为-40°C至+125℃时的精度为±4℃。
本实用新型的有益效果是：本实用新型中的芯片呈正六边形分布，实现在保证精度的情况下同时测得多个测试芯片的参数指标，有效提高了测试效率。并且，本实用新型设置了恒温箱和铁皮盒，提高了加热效率，确保了温度传感器芯片所处环境为均匀受热并保持恒温。
附图说明
图1为测试装置的测试板的芯片分布示意图；
图2为芯片呈三角形分布示意图；
图3为新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置示意图。
附图标记说明：恒温箱1、铁皮盒2、测试板3、输出记录装置4、标定温度芯片5、测试芯片6。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
作为一种实施例，如图3所示为一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置示意图，包括提供高低温的恒温箱1、保温所用的铁皮盒2、测试板3(包括测温模块、滤波模块、与上位机实现通讯的模块)、输出记录装置4(上位机)，在铁皮盒2上设置有小窗口用于测温模块与上位机相连，标定温度芯片5和测试芯片6(待测温度传感器芯片)置于铁皮盒2内的测试板3上，铁皮盒2置于恒温箱1内，输出记录装置4对测试芯片6的检测数据 (包括高精度温度检测)进行输出和记录；设定恒温箱温度对铁皮盒进行加热，铁皮盒受热，提高加热效率，尽量确保温度传感器芯片所处环境为均匀受热并保持恒温；测试板3连接电源。恒温箱用于产生恒定的温度，输出记录装置用于读取和记录随时间变化的待测传感器输出信号。
如图1所示为测试装置的测试板的芯片分布示意图，将用于标定温度的高精度芯片 TMP117置于等边六边形的顶点以及中心位置，降低实践过程中的应用成本，该测试方案为利用位于等边六边形的六个顶点以及中心七个TMP117来实现对24个测试芯片6的测量分析；为了实现多个芯片的测试，由等边三角形的数学特征确定测试芯片的位置定位，将等边六边形等分为六个等边三角形，来实现24个测试芯片的定位，根据其中心原理等数学特征，利用三角形顶点处的已有的精度较高的温度传感器(TMP117)，从而得到位于三角形重心以及位于三条中线距离顶点三分之一位置处的四颗测试温度传感器的温度，得到更为准确的数据，降低误差。具体描述如下：
(1)采用等边三角形中心原理，利用已有的精度较高的温度传感器(TMP117)放在等边六边形的顶点和中心，共计七个，待测芯片放在每个三角形重心以及位于三条中线距离顶点三分之一位置处，共24个，从而测出温度的平均值，使得到更为准确的数据，减少误差。
(2)用较少的TMP117测试更多的芯片，利用等边六边形等分为六个等边三角形来进行测试，降低实践过程中的应用成本，该测试方案为利用位于等边六边形的六个顶点以及中心的七个TMP117来实现对24个测试温度器的测量分析。
(3)对于实际测量中，会将完整的测试板封存在密封的保温箱之内，减少空气对流，降低不可测因素的干扰力度。
(4)可以通过数据选择器控制不同芯片的分时间输出从而得到每个芯片所在位置的温度。
(5)TMP117是高精度温度传感器，在本次实验的温度范围为-40℃至+125℃时的精度为：±0.25℃(最大值)。其次TMP117具有较低的功耗，可在1.8V至5.5V电压范围内运行，电流消耗通常为3.5μA。可最大限度地减少自发热对测量精度的影响。
(6)待测芯片SQ52902是一种精密集成电路温度传感器，可由2.7V单电源供电，并可检测-40℃至+125℃的温度范围。此器件的输出电压与摄氏温度成正比(6.25mV/℃)，并具有424mV的直流失调电压。其在-40℃至+125℃时的精度为±4℃(最大值)，因为此器件的静态电流小于110μA，在封装中的静止空气中，自热限制在非常低的0.1℃。此器件本身便具备关断功能，这是因为其自身功耗低，因此可直接通过许多逻辑门的输出供电。
(7)理论电压值V0＝(+6.25mV/℃*T℃)+424mV,而(实际电压值V1-理论电压值V0)/6.25 就是该温度时的精度。算出每个点的精度，求平均值就可以得到理论值和实际值的精度。(精度定义为测试温度与实际温度之间的误差)
(8)传感器增益是最佳拟合直线上VO与温度曲线的斜率，在25℃时，斜率为6.25，在 -40℃至+125℃时，最小为6.06，最大为6.44。非线性定义为VO与温度曲线最佳拟合直线(从-40℃到125℃)的偏差，其偏差最小为-0.8，最大为0.8。
如图2所示，假设三个标定温度芯片的返回温度为T0、T1、T2，则根据中心原理得到S0 处的参考温度为
根据一维傅里叶导热定律：
(其中λ为由材料决定的导热系数取6.5W/mK，
为沿x→y方向的温度T变化率)
计算T0-T1的热流密度
T0-T2的热流密度
并取
的平均值：
作为T0到S3方向的热流密度。并由此计算出S3 处的参考温度。S1、S2同理。
本实用新型利用等边六边形的数学特征，实现更多个芯片的数据测试，测量装置的结构合理，成本低，相应的测量方法测试效率高，适用性强，易于应用。
本实用新型通过低成本的测量装置和简单的测量方法实现多个温度传感器芯片的检测 (该测试方案实现同时评估24个测试芯片的质量)，利用COMSOL温度场模型仿真，建立对不可测点的温度算法，得到精度更高的理论温度，更好的与基准温度对比，提高测试效率。
Claims (3)
1.一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置，其特征在于：包括恒温箱(1)、铁皮盒(2)、测试板(3)、输出记录装置(4)、标定温度芯片(5)和测试芯片(6)；标定温度芯片(5)和测试芯片(6)设于铁皮盒(2)内的测试板(3)上，测试板(3)通过铁皮盒(2)上的窗口与输出记录装置(4)连接，铁皮盒(2)置于恒温箱(1)内；标定温度芯片(5)在测试板(3)上呈等边六边形分布，标定温度芯片(5)分别位于等边六边形的顶点以及中心位置，等边六边形等分为六个等边三角形，标定温度芯片(5)分别位于等边三角形的顶点处，测试芯片(6)位于每个等边三角形的重心处以及等边三角形的三条中线距离顶点三分之一位置处。
2.根据权利要求1所述的新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置，其特征在于：标定温度芯片在温度范围为-40℃至+125℃时的精度为±0.25℃。
3.根据权利要求1所述的新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置，其特征在于：测试芯片的检测温度范围为-40℃至+125℃；测试芯片在温度范围为-40℃至+125℃时的精度为±4℃。
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| CN202122299276.2U CN215893841U (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116679251A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-09-01 | 北京中科银河芯科技有限公司 | 一种传感器芯片测试校准系统及测试校准方法 |
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- 2021-09-23 CN CN202122299276.2U patent/CN215893841U/zh active Active
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