TCS208F3气体热导传感器

TCS208F3技术参数
一． 技术参数
1. 大限值
小 典型 大 单位
热功率P（Rm1+Rm2）： — — 30 mW
测量温度Tm — — 180 °C
环境温度 -20 — +85 °C
气体压力（1） — — 200 bar
注：由于膜的热时间常数短，短时间的加过高的热功率会毁坏传感器。
2. 说明书：

小 典型 大 单位
电阻，Rm1，Rm2（Tm=25°C） 92 100 115 ?
电阻，Rt1，Rt2 220 240 275 ?
商，Rtx / ( Rm1+Rm2 )，x∈{1,2} 1.13 1.2 1.27 1
阻抗差，Rm1 - Rm2 -2.0 — +2.0 ?
α=温度系数，( Rm, Rt ) | 20 - 100°C 4.8（2） 5.5 5.9 10-3?K-1
G =几何系数（3） — 3.6 — mm
τm =膜的热时间常数 — <5 — ms
τdiffusion =气体交换的时间常数 — <100 — ms
漂移( Rxy ) | x∈{m,t} ; y∈{1,2} — 0.001 0.01 %/week
散射结构的体积 — 0.2 — mm3
保持干净的周围环境空间大小 — 100 — mm3
基础材料 硅,采用蚀刻技术获得微观结构
尺寸结构: 包括底座
不包括底座 3mm × 3mm × 1mm
13mm ? × 15.4mm
暴露在空气中的材料 Si, SiOxNy, 金, 环氧材料
注释: (1) 根据供应商的说明书对于适当的设备提供的压力参数
(2) α的小值只适用于与低规格电压辅助源结合的情况. 产品会不断的改良使它更接近于DIN 43760的规格.
(3) 因数G是由内部的传感器的机构决定的.
传感器的机械测试:
振动: 符合IEC 68-2-6 附录B (1982) 10圈,±1.5mm; 20g; 10..2000Hz; 1阶/分钟
冲击: 符合IEC 68-2-27 修正#1 (82年10月),径向和轴向各10次, 100g; 7.5ms / 300g; 2.5ms / 900g; 1.2ms.
二． 使用注意事项
1. 传感器的操作
在每个TCS208F上有四个阻抗Rm1, Rm2, Rt1和Rt2,这四个阻抗分别连接在TO8底座上的八个引脚上.在TCS208F3上Rm1, Rm2, Rt1和Rt2串联连接.如图1中给出了传感器上的引脚排列.应该在两个电阻膜上加相同的热功率,以避免加热表面的热梯度.

图1
用来测量周围环境的温度的Rt1和Rt2上的电压不能超过加在Rm1和 Rm2上的电压,以避免加热芯片.
2. 环境温度的影响
电阻膜指定的热功率与传感器芯片的固体部分相比有一个超额温度?T, 受周围环境温度的影响是通过气体的热传导很少,气体的温度系数(典型值为 10-3/°C).电阻值随着周围环境的改变.因此通常情况下是要做温度补偿的.
3. 推荐使用的电路
这里推荐三个电路.第一个是使用一个对于温度无限制的膜，以防止热传导率在一个广泛范围内的快速变化而导致的膜的毁坏.其他两个采用膜的电流恒定的(或者是串联了一个电阻的电压恒定).都可以超额的温度的公式:

(1). 超额温度恒定的操作
图2a给出了传感器超额温度恒定的温度补偿应用回路。膜加热/测量阻抗Rm1和Rm2串联连接在两个放大器之间。其中一个环境温度测量阻抗(Rt1)是第一个放大器的负反馈，这两个放大器形成一个正反馈回路。这个回路将会处在稳定状态且有一个总的增益。这个增益由Rm ( = Rm1+Rm2 ) a和Rt ( = Rt1 )的电流和电压的非线性作用决定，而Rm和Rt依次由温度和传感器中的气体的热传导率λ决定。超额温度?T由R1 / R2的值决定。

通过计算回路中的( Rm1 + Rm2 ) / Rt1值，这个信号是一级温度补偿，另外外部温度二级补偿可以通过Rt2实现。二极管决定了回路输出电压U1的极性，U1的大小定义为下式：

应用电路参数举例：
条件：?T = 36.4 K ; U1 = 5.8 V对应λ(N2) = 0.0275 W/m?K (温度： 50°C)
结果：R1 / R2 = 1.00; R2 = 1.5 k?; R1 = 1.5 k?
灵敏度：在 中增加1%的He电压增加140mV。

图2a：超额温度恒定的应用电路
（2）恒定的膜电流操作
图2b中给出了恒定的膜电流传感器的二级温度补偿回路。两个加热/测量电阻膜Rm1和Rm2在一级操作放大器反馈回路中串联连接。温度补偿负参考电压-Uref通过R1驱动一个恒定电流。相同的电流流过电阻膜。测量环境温度的阻抗Rt1与Rt2串联连接在两个放大器之间提供一级温度补偿。

图2b：恒定膜电流操作应用电路
偏置和增益通过二阶修正阻抗R2和R3