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聯系我們 電子設備的熱技術包括了熱分析、熱設計、熱測試 3個環節。熱分析是在樣機設備完成之前即可完成設備內部的理論上的溫度梯度與熱流分布；熱設計的目的是保證電子設備中的每個元器件工作在允許溫度范圍之內；熱測試是對電子設備樣機的實際測試，以驗證熱設計與熱分析的效果。
電路板及系統級的熱分析、熱設計及熱測試主要研究電路板的結構、元器件布局對元件溫度的影響以及電子設備多塊電路板的溫度分布 ,計算出電子元件的結點溫度 ,進行可靠性預計。其熱設計則是對電路板結構及其元器件進行合理安排 ,在電路板及其所在箱體內采取熱控制措施 ,達到降低溫度的目的。
電路板及系統級熱測試可采用直接測量，主要方法有接觸測量和非接觸測量，接觸測量一般采用熱電偶和熱電阻，非接觸測量一般采用紅外輻射測量法。
熱的傳遞主要靠傳導、對流和輻射，紅外輻射測量法不發生傳導熱和對流，測量的是物體表面的輻射溫度，不是真實溫度，也不能測量封閉機箱內溫度。絲式熱電偶和薄膜熱電偶均可以用于熱測試，但與用熱電阻測量溫度相比，其信號處理要復雜。熱電阻法是一種簡單、穩定、實用的方法，但傳統線繞鉑絲熱電阻由于體積較大，不適合用于熱測試。薄膜鉑熱電阻是一種較好的選擇。
熱測試對溫度測量裝置的要求是同時能進行八路溫度測量；數字顯示；測量精度 1℃，分辨率 0. 1℃；溫度傳感器不影響溫度測量現場熱流分布；吸收熱功率盡可能小并且沒有熱功率輸出；傳感器體積盡可能小。
1、薄膜鉑熱電阻
國內是從 20 世紀 80 年代中期開始引入薄膜技術研發薄膜鉑熱電阻元件和商品化生產，但并沒有得到規模生產和廣泛應用。薄膜鉑電阻由于采用半導體加工工藝 , 適合大批量生產，因而成本低，同時又具有傳統線繞式鉑電阻的諸多優點，因此自 20 世紀 90 年代開始 ,在很多領域逐步取代了傳統熱電阻和熱電偶等測溫元件。近年來，無論在國外還是在國內，薄膜鉑熱電阻元件需求量也迅猛增長。國內使用的薄膜熱電阻主要是日本林電工（H AYASH IDENKO）和德國賀利氏 ( H eraeus)的產品。
薄膜鉑電阻穩定性好、 電阻溫度系數高, 還具有體積小、熱容量小、熱響應快、耐受振動、沖擊、一致性好等優點。
薄膜鉑電阻雖然在熱特性上與傳統線繞鉑絲熱電阻基本相同，但由于它的生產工藝和結構，在使用上還有不同之處。
如果使用不當會降低鉑電阻測溫的性能，甚至造成電阻元件的*損壞。在使用薄膜鉑熱電阻時，應注意：
1）薄膜鉑熱電阻的熱特性：在“工業鉑、銅熱電阻計量檢定規程”（JJG229 -2010）中給出了薄膜鉑電阻和線繞鉑電阻的熱特性均滿足公式（1）、（2）。
在 ( -200 ～ 0) ℃范圍內為
獻 [ 2]提出公式（1）、（2）中的 A、B、C 是在傳統線繞鉑絲熱電阻下擬合熱特性曲線時標定出的系數。對于薄膜鉑熱電阻，實際測試系數 A、B、C 是有差異的，精密測量時，要考慮。
2）zui大工作電流：德國賀利氏 ( H eraeus)的 PT100 技術手冊給出的zui大工作電流是 0. 3 ～ 1m A，這比傳統的線繞鉑絲熱電阻允許工作電流要小得多。在許多應用場合，并不是可以任意取代鉑絲熱電阻。需要替換時，測量電路需要重新設計。這是由于薄膜鉑電阻體積小、熱容量小，過電流會使鉑電阻產生焦耳熱，并使溫度測量產生誤差。
在設計測量電路時要引起注意。
圖 1 為產品手冊給出的德國賀利氏 M 213 系列薄膜鉑電阻 PT100 或 PT1000 的外形結構和封裝尺寸。
M 213 系列薄膜鉑熱電阻體積小，兩種規格 PT100 和PT1000，1. 2×1. 7×0. 9（m m ）（長 × 寬 × 高），測量溫度范圍 -70℃ ～ 500℃ ,熱特性與鉑絲熱電阻基本一樣，是一種理想的熱測試溫度傳感器。可以貼在 1m m2的電子元器件上測溫。八路溫度測量裝置采用薄膜鉑熱電阻 PT1000作為溫度傳感器。
2、薄膜 PT1000 檢測電路
圖 2 為一路薄膜鉑熱電阻 PT1000 檢測電路，是由測量電橋、差動前置放大器構成。八路薄膜鉑熱電阻 PT1000 檢測電路結構相同。
2.1 PT1000 測量電橋
薄膜熱電阻 PT1000 接入電橋采用三線制，這樣可以消除傳感器引線電阻帶來的測量誤差并降低接插件接觸電阻帶來的測量誤差。傳感器引線采用 0. 12m m2高溫線。
測量電橋單臂接入薄膜熱電阻 PT1000，其它三臂采用誤差小于 1% 的高精度電阻，0℃時，電橋平衡，理想狀態，電橋輸出 UAB 為 0。采用恒壓源 LM 1117-1. 2V 集成穩壓源供電，電橋平衡時，工作電流 0. 6m A。溫度 100℃時，PT1000 輸出電阻 1385Ω，電橋輸出電壓 UAB ( 100℃ )為 -96. 855m V。
熱電阻檢測溫度可以采用恒流源法或電橋法，由于是采用電橋法和恒壓供電的 PT1000 檢測電路，其測量臂工作電流隨溫度和熱電阻變化而變化，其電橋輸出電壓與溫度之間的關系為非線性，AD 轉換后，采集數據需在單片機內作非線性矯正。
2.2 前置放大
前置放大采用雙運放 LM 358 構成的反向差動放大器，放大倍數為（1+a）。W 1、R2 和 R3 組成調零電路。測量溫度小于 0℃時，Uo 輸出為負壓，通過二極管 D1，輸出Uo嵌位在 -0. 6V。
2.3 測量電路橋調試
測量現場溫度為 0℃時，電橋輸出 UAB 為 0，輸出 Uo應該為 0；如果輸出 Uo 不為 0，調整 W 1，使 Uo 為 0。測量現場溫度為 100℃時，Uo 為 96. 855×（1+a）m V。設計滿量程時，如果前置放大輸出 Uo不能滿足后續 AD 轉換器輸入電壓的要求，調整 a，使 Uo符合 AD 轉換器對輸入電壓的要求。
3、測量裝置結構
圖 3 為八路溫度測量裝置原理框圖，是由八路測量電橋與前置放大器、AD 轉換器 TLC2543、單片機 STC15W 204和液晶屏 RSI12864 組成。
3.1 AD 轉換器 TLC2543
圖 3 中，AD 轉換器 TLC2543 為 12 bi t分辨率，11 通道 A/ D 轉換器，串行 SPI與單片機接口，工作電壓 5V，參考電壓選取 5V。使用了 AD 轉換器 TLC2543 的八個 AD 通道。一個檢測周期，分時依次對八路前置放大器輸出作AD 轉換。
3.2 單片機 STC15W204S
圖 3 中，單片機 STC15W 204S 是與 M CS51 兼容的國產高速 /低功耗單片機；DIP16 封裝，4K 程序存儲器 f l ash，寬工作電壓 2. 4V-5. 5V。雙串口，串口 1 接計算機用于下載程序，串口 2 接液晶屏用于顯示實時溫度。單片機STC15W 204S 具有結構簡單，功能強的特點。
3.3 液晶屏 RSI12864
液晶屏 RSI12864 為單色、128×64 點陣的串口屏，接口標準可以選擇 SPI接口或 RS232 接口，數據與命令傳輸通信格式為異步通信格式。 具有與單片機接口簡單的特點。
3.4 程序設計
圖 4 為程序流程圖。
八路溫度實時測量裝置的功能是把八路薄膜鉑熱電阻PT1000 檢測到的溫度值送液晶顯示。程序程序可以分成如下幾個模塊 :初始化模塊、AD 轉換模塊、非線性矯正模塊和顯示刷新模塊。每路 AD 轉換均作數次采樣、取平均值、非線性矯正后送入顯示緩沖區，待刷新顯示。
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