一种温度传感器芯片的批量测试方法与流程

本技术涉及测量电变量，具体涉及一种温度传感器芯片的批量测试方法。

背景技术：

1、数字温度传感器已发展为具有高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性的器件，已被广泛应用于工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产、汽车电子、航空航天等领域。当今各种系统都需要对工作温度进行准确测量，并根据测量结果对参数进行相应的控制调整。更高精度的系统内甚至集成温度控制环路，使其始终工作在一个恒温环境。因此，高精度数字温度传感器在系统或装备中发挥越来越重要的作用。

2、目前常用的温度测量方式有利用热敏电阻、工业铂电阻、数字温度传感器等方式。其中热敏电阻和工业铂电阻因其输出为电阻值（电阻值与温度变化相关），在使用过程中需要复杂的处理电路，其系统设计复杂、成本高昂。数字温度传感器具有使用方便、系统结构简单、成本低廉等优点，并且具有广阔应用前景。但数字温度传感器作为检测温度的半导体芯片，测试时必须在精度高和稳定性强的温度试验箱中（以空气为介质的温度环境）进行电性能测试，而热敏电阻和工业铂电阻因其结构简单，测试只需简单防护就可放入冰水混合物或油槽等低成本高精度温度测试设备中进行参数测试，因此这给数字温度传感器的批量生产提出考验。

3、制造生产数字温度传感器，必须在出厂前经过准确的测试筛选。随着各种高精度电子系统对温度测量精度指标的需求快速提高，高精度数字温度传感器的市场需求快速增长。但现有的数字温度传感器测试评估及量产测试在测试准确性和效率方面较低，这已成为制约数字温度传感器发展的主要瓶颈之一。

技术实现思路

1、本技术提供一种温度传感器芯片的批量测试方法，以解决温度传感器芯片批量测试效率和精度低的问题，所采用的技术方案具体如下：

2、本技术一个实施例提供了一种温度传感器芯片的批量测试方法，该方法包括以下步骤：

3、利用数字温度传感器芯片批量测试系统对数字温度传感器芯片进行测试，数字温度传感器芯片批量测试系统包括环境温度辅助装置、负载板、参考基准、测试母板、直流电源、数字表和pc上位机；

4、获取测试过程中每个采集周期内测试母板和负载板的电流数据；

5、根据同一批数字温度传感器芯片批量测试过程中第一个采集周期内数据采集的响应延迟变化差异计算初始芯片测试延迟干扰影响特征值；根据数字温度传感器芯片批量测试过程中供电电流的变化特征和初始芯片测试延迟干扰影响特征值构建每个采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数；根据每个采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数获取母板测试数据序列和负载板测试数据序列的分形维数；

6、根据每个采集周期内的芯片批量测试数据序列的分形维数的差异获取芯片批量测试异步性变化特征系数，基于芯片批量测试异步性变化特征系数计算芯片批量检测一致性差异系数；

7、根据芯片批量检测一致性差异系数获取芯片批量测试一致性调整系数，基于芯片批量测试一致性调整系数对数字温度传感器芯片的批量测试条件进行调整，完成对数字温度传感器的批量测试。

8、优选的，所述环境温度辅助装置为恒温箱，为待测试的数字温度传感器提供恒温环境，所述pc上位机包含网络通讯模块、gpib控制模块和rs232控制模块。

9、优选的，所述根据同一批数字温度传感器芯片批量测试过程中第一个采集周期内数据采集的响应延迟变化差异计算初始芯片测试延迟干扰影响特征值的方法为：

10、将测试母板的电流数据按照采集时间升序的顺序组成的序列作为母板测试数据序列，将每个负载板的电流数据按照采集时间的升序顺序组成的序列作为负载板测试数据序列，将每个采集周期的母板测试数据序列和所有负载板测试数据序列均作为芯片批量测试数据序列；

11、获取第一个采集周期内每个芯片批量测试数据序列的响应曲线，其中响应曲线的横坐标为时间，纵坐标为芯片批量测试数据序列中的元素；计算每个芯片批量测试数据序列中所有元素的均值，将所述均值作为纵坐标时在每个芯片批量测试数据序列的响应曲线上对应的横坐标的最小值作为响应特征时间，计算第一个采集周期内每个芯片批量测试数据序列的响应曲线中从初始时间到响应特征时间之间的所有数据点的斜率，将所述斜率按照数据点对应采集时间升序的顺序组成的序列作为每个芯片批量测试数据序列的响应延迟特征序列，将所述响应延迟特征序列的一阶差分序列作为每个芯片批量测试数据序列的芯片批量测试响应延迟变化序列；

12、对于每个芯片批量测试数据序列，计算芯片批量测试数据序列与其它每个芯片批量测试数据序列之间响应特征时间之差的绝对值，将所述绝对值与芯片批量测试数据序列与其它每个芯片批量测试数据序列的芯片批量测试响应延迟变化序列之间的曼哈顿距离的乘积在第一采集周期上累加结果的均值作为芯片批量测试数据序列的初始芯片测试延迟干扰影响特征。

13、优选的，所述根据数字温度传感器芯片批量测试过程中供电电流的变化特征和初始芯片测试延迟干扰影响特征值构建每个采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数的方法为：

14、对于每个采集周期内的每个芯片批量测试数据序列，根据芯片批量测试数据序列中最小值和最大值确定数据变化的值域区间，计算芯片批量测试数据序列中每个最大值与最小值之间间隔元素的数量，将所有所述数量的均值作为芯片批量测试数据序列的干扰差异影响范围系数；对所述值域区间进行均匀划分，将每个划分的区间作为一个干扰特征分析区间，将芯片批量测试数据序列中的元素在每个干扰特征分析区间内的数量作为每个干扰特征分析区间的测试干扰特征值，将所有干扰特征分析区间的测试干扰特征值组成的序列按照每个干扰特征分析区间的最小值由小到大的顺序组成的向量作为测试干扰特征值向量；

15、根据所有芯片批量测试数据序列中母板测试数据序列和不同负载板测试数据序列的测试干扰特征值向量、干扰差异影响范围系数和初始芯片测试延迟干扰影响特征值计算每个采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数。

16、优选的，所述根据所有芯片批量测试数据序列中母板测试数据序列和不同负载板测试数据序列的测试干扰特征值向量和干扰差异影响范围系数计算芯片批量测试突变影响测试系数的方法为：

17、，

18、式中，表示第x个采集周期对应的芯片批量测试突变影响测试系数；表示第x个采集周期内的母板测试数据序列的变异系数；和分别表示第i个和第j个负载板测试数据序列的干扰差异影响范围系数；和分别表示第i个和第j个负载板测试数据序列对应的初始芯片测试延迟干扰影响特征值；和分别表示第i个和第j个负载板测试数据序列对应的测试干扰特征值向量，表示和之间的余弦相似度；n表示负载板测试数据序列的数量。

19、优选的，所述根据每个采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数获取母板测试数据序列和负载板测试数据序列的分形维数的方法为：

20、将同一批数字温度传感器芯片进行批量测试过程中的所有采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数按照时间升序顺序组成的序列作为芯片批量测试突变影响测试系数序列，采用归一化算法获取芯片批量测试突变影响测试系数序列中所有元素的归一化结果，将每个采集周期的芯片批量测试突变影响测试系数的归一化结果与1之差的绝对值作为每个采集周期的批量测试一致性划分系数；

21、对于每个采集周期，将采集周期内每个芯片批量测试数据序列中元素的数量与批量测试一致性划分系数的乘积作为每个芯片批量测试数据序列的划分子序列长度系数，将采集周期内每个芯片批量测试数据序列和每个芯片批量测试数据序列的划分子序列长度系数作为higuchi算法输入，输出为每个芯片批量测试数据序列的分形维数。

22、优选的，所述根据每个采集周期内的芯片批量测试数据序列的分形维数的差异获取芯片批量测试异步性变化特征系数的方法为：

23、将每个采集周期内所有负载板测试数据序列的分形维数组成集合作为负载板分形维数集合，将每个采集周期的母板测试数据序列的分形维数与负载板分形维数集合的每个元素之差的绝对值与所述每个元素的乘积作为累加因子，将累加因子在负载板分形维数集合上累加结果的均值与每个采集周期的负载板分形维数集合内所有元素的标准差的乘积作为每个采集周期的芯片批量测试异步性变化特征系数。

24、优选的，所述基于芯片批量测试异步性变化特征系数计算芯片批量检测一致性差异系数的具体方法为：

25、获取每个采集周期的负载板分形维数集合的概率分布曲线，将同一批检测的数字温度传感器芯片的批量测试过程中所有采集周期的母板测试数据序列的分形维数的均值作为第一乘积因子；

26、将同一批检测的数字温度传感器芯片的批量测试过程中任意两个采集周期的芯片批量测试异步性变化特征系数的和作为分子，将同一批检测的数字温度传感器芯片的批量测试过程中任意两个采集周期的负载板分形维数集合的概率分布曲线的kl散度与0.01的和作为分母，将分子与分母的比值在同一批检测的数字温度传感器芯片的批量测试过程上累加结果的均值作为第二乘积因子，将第一乘积因子与第二乘积因子的乘积作为同一批检测的数字温度传感器芯片的芯片批量检测一致性差异系数。

27、优选的，所述根据芯片批量检测一致性差异系数获取芯片批量测试一致性调整系数的方法为：

28、将截止到当前数字温度传感器芯片批量测试为止的前预设数量批次的数字温度传感器进行批量测试过程中得到的芯片批量检测一致性差异系数按照测试时间升序的顺序组成的序列作为芯片批量测试一致性调整数据序列，输入为芯片批量测试一致性调整数据序列，采用z-score归一化算获取芯片批量测试一致性调整数据序列的归一化结果，输入为所述归一化结果，采用arimax模型获取芯片批量测试一致性调整数据序列的归一化结果的预测结果，将所述预测结果作为芯片批量测试一致性调整系数。

29、优选的，所述基于芯片批量测试一致性调整系数对数字温度传感器芯片的批量测试条件进行调整，完成对数字温度传感器的批量测试的方法为：

30、将截止到当前数字温度传感器芯片批量测试为止得到的芯片批量测试一致性调整系数与设置的批量测试稳定区间进行比较，若芯片批量测试一致性调整系数在批量测试稳定区间内，则不需要进行测试条件测调整；若芯片批量测试一致性调整系数不在批量测试稳定区间内，则需要数字温度传感器芯片批量测试系统中gpib控制模块调整对测试母板和测试负载板供电电压。

31、本技术的有益效果是：通过分析数字温度传感器芯片批量测试系统对不同批次的数字温度传感器芯片进行测试过程中的母板的电流和负载板电流数据的数据变化差异构建芯片批量测试突变影响测试系数，通过芯片批量测试突变影响测试系数计算划分子序列长度系数，基于划分子序列长度系数确定每个芯片批量测试数据序列进行分形维数计算时划分的子序列长度的值，提高通过分形维数反映芯片批量测试数据序列复杂性和规律性的精度，进而根据芯片批量测试数据序列的分形维数差异计算芯片批量检测一致性差异系数，通过芯片批量检测一致性差异系数反映数字温度传感器进行批量测试的过程中测试条件的偏差特征，基于芯片批量检测一致性差异系数对测试条件进行监测调整，其有益效果在于考虑母板供电与负载板供电的数据变化的复杂性和规律性特征差异，准确反映数字温度传感器芯片进行批量测试的测试条件是否出现偏差，进而提高利用数字温度传感器芯片批量测试系统对数字温度传感器芯片进行批量测试的准确性。