[发明专利]一种测温装置

说明书

本发明公开了一种测温装置，采用测温元件阻性测温元件配合测温电路测量温度。测温元件采用四线制接法；按照比例法测量原理设置测温电路；在测温元件引出的导线和导线延长线外围包覆导体参考层，并且使导线和导线延长线的导体参考层与测温电路板的参考层或者接地端电性连接；使导线、导线延长线的两端分别具有相近或相等的温度；使流过测温元件的电流固定时间间隔地切换电流方向，加和计算一次电流方向前后采集到的电压测量值；从而抑制或消除测温装置中因导线电阻、阻抗匹配、信号串扰、热电效应等因素引入的干扰信号，提高测温精度。

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，涉及一种测温装置。

背景技术

先进制造领域中常常需要使用高精度的测温装置，例如在半导体制造领域的光刻设备中，许多位点要求将温度控制在20-24℃的范围内，并且要求温度随时间的波动不超过0.05℃；为了满足控温精度需求，作为温度反馈控制组件之一的测温装置需要具备优良的测量精度，通常要求测温装置的测量精度优于0.01℃甚至0.001℃。实现高精度的温度测量，要求测温元件具备良好的精度，还需要配合动力和信号处理电路也具备良好的精度。

现有技术中常使用电阻温度检测器(Resistance Temperature Detector，RTD)或者热敏电阻等阻性电气元件作为测温敏感元件。RTD是由金属材料制成的电阻器，其电阻随温度的变化而变化；RTD是高精度的温度测量元件，适用于-200℃～+850℃的温度范围，具有优异的长期稳定性，并且信号处理方法相对简单，在精密测温领域应用广泛。热敏电阻是由金属氧化物制成的电阻器，其电阻可随温度变化而变化，常见类型的热敏电阻的电阻值随温度上升而下降，通常可以在-40℃～+150℃的范围内工作，在0℃～100℃时精度最佳，热敏电阻成本低，但电阻值与温度之间关系的非线性程度较高。使用RTD或者热敏电阻进行温度测量的基本原理都是对电阻值的测量。在高精度的测温装置中，除了作为测温元件的RTD本身的精密度会影响测温精度，测温电路的导线的电阻、阻抗匹配、信号串扰、热电效应等因素也会影响测温精度；特别是在测温精度优于0.01℃的场合，测温电路的精度对测温精度有显著的影响。

发明内容

本发明的目的就是提供一种使用阻性温度检测器实现高精度温度测量的测温装置。

一种测温装置，包括测温电阻测温元件、参考电阻、电流源、电压测量器和接插件；所述测温元件是阻性电气元件，测温元件的电阻值随温度的变化而变化；测温电阻测温元件采用四线制接法，自测温电阻测温元件的一端引出导线与电流源的一极电性连接，自测温电阻测温元件的另一端引出导线与电流源的另一极或者接地端电性连接；还自测温电阻测温元件的两端各引出导线与电压测量器的第一输入端电性连接；参考电阻与测温电阻测温元件串联，自参考电阻的两端引入导线与电压测量器的第二输入端电性连接；电流源、电压测量器、参考电阻以及接地端位于测温电路板上；自测温电阻测温元件引出的四条导线经接插件上的导线接线头与延长导线电性连接，延长导线经测温电路板上的接线端子与电流源、电压测量器以及接地端连接；

自测温电阻测温元件引出的导线和延长导线外部分别包覆与之电绝缘的导体参考层，通过接插件上的参考层接线头电性连接所述导线和延长导线外部包覆的导体参考层；测温电路板包括电路板参考层，电路板参考层是电路板中的导体夹层，电路板参考夹层覆盖电流源、参考电阻和电压测量器及其连接的导线在电路板上的投影，但不与电流源、参考电阻和电压测量器及其连接的导线电性连接；所述导体参考层和电路板参考层之间电性连接，并且所述导体参考层与所述测温电路板上的接地端电性连接。

所述电路板参考层与测温电路板的接地端电性连接。

所述接插件上的各导线接线头位于同一个接插件上，使各导线接线头之间热耦合。

所述导线接线头和参考层接线头使用氧化铝或导热硅脂连续地涂覆。

所述测温电路板上与测温元件和延长导线参考层电性连接的各接线端子之间使用氧化铝或导热硅脂连续地涂覆。