2 传感器 - 物体表面热阻及测量精度的重要性

在所有温度测量中，测量物体表面温度占据重要部分。传统的做法是通过 PCB 板测量物体温度，如固体表面温度测量期间温度流动的简化原理图所示。

图 2-1 固体表面温度测量期间温度流动的简化原理图

其中，

• T_OBJ 是测得的物体温度
• T_AIR 是环境温度（通常为空气温度）
• T_S 是内部传感器温度
• R_SO 是传感器与物体之间的热阻
• R_SA 是传感器与空气（环境）之间的热阻
• P_S 是传感器在测量期间耗散的平均功率
• M_T 是器件和 PCB 的组合热质量

从原理图中可以看出，这些参数之间存在以下关系：

其中

• T_OFS 是受测物体和传感器之间的温度偏差

方程式 1 显示了只有在两种情况下传感器温度偏差为零：R_SO 为零时或 R_SA 为无穷大时。如果 T_OBJ 和 T_AIR 之间存在差异（并且 R_SA 并不明显高于 R_SO），则可以观察到传感器和物体温度之间存在一些偏差。随着 T_OBJ 和 T_AIR 之间的差值增加，或当 R_SA 变得更小并接近 R_SO 值时，该偏差会增加。

在进行精确的测量时，尽可能地减小 R_SO 的值并在设计阶段正确估算其值非常重要。R_SO 的值直接影响传感器失调电压、传感器温度稳定时间，并可能决定着是否需要执行系统校准。有关更多详细信息，请参阅使用 TMP116 和 TMP117 进行精确的温度测量 应用手册。