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铂电阻的温度丈量体系规划

温度控制的核心是温度测量,采用铂电阻测量温度是一种有效的高精度温度测量方法,但具有以下难点:引线电阻、自热效应、元器件漂移和铂电

温度操控的中心是温度丈量,选用铂电阻丈量温度是一种有用的高精度温度丈量方法,但具有以下难点:引线电阻、自热效应、元器件漂移和铂电阻传感器精度。其间,减小引线电阻的影响是高精度丈量的要害点。关于自热效应,依据元件发热公式P=I2R,有必要使流过元件的电流满意小才干使其发热量小,传感器才干检测出正确的温度。可是过小的电流又会使信噪比下降,精度更是难以确保。此外,一些元器件和仪器很难满意元器件漂移和铂电阻传感器精度的要求。

  这儿提出选用三线制恒流源驱动计划战胜引线电阻、自热效应,使用单片机体系校对操控计划完成元器件漂移和铂电阻传感器精度校准,最终在上位机中选用MLS数值算法完成噪声抵消,大大提高了温度丈量精度和安稳度。

  1 高精度丈量计划及原理

  铂电阻传感器是使用金属铂(Pt)的电阻值随温度改动而改动的物理特性而制成的温度传感器。以铂电阻作为测温元件进行温度丈量的要害是要能精确地丈量出铂电阻传感器的电阻值。依照IEC751国际规范,现在常用的Pt1000(Ro=1 000 Ω)是以温度系数TCR=0.003 851为规范一致规划的铂电阻。其温度电阻特性是:

  

  本温度丈量体系选用三线制恒流源驱动法驱动铂电阻传感器。三线制恒流源驱动法是指用硬件电路消除铂电阻传感器的固定电阻(零度电阻),直接丈量传感器的电阻改动量。图L为三线制恒流源驱动法高精度丈量计划,参阅电阻与传感器串联衔接,用恒流源驱动,电路各元件将发生相应的电压,传感器因温度改动部分电阻的电压能够由后边的扩大电路和A/D转换器直接丈量,并选用2次电压丈量—交流驱动电流方向,在每个电流方向上各丈量一次。其特色是直接丈量传感器的电阻改动量,A/D转换器使用效率高,电路输出电压同电阻改动量成线性关系。传感器选用三线制接法能有用地消除导线电阻和自热效应的影响。使用单片机体系操控两次丈量电压能够防止接线势垒电压及扩大器、A/D转换器的失调与漂移发生的体系差错,还能够校准铂电阻传感器精度。恒流源与A/D转换器共用参阅基准,这样依据A/D转换器的计量比率改换原理,能够消除参阅基准不安稳发生的差错,不过对恒流源要求较高,电路结构较为杂乱。为了进一步战胜噪声和随机差错对丈量精度和安稳度的影响,最终在上位机中选用MLS数值算法完成噪声抵消,大大提高了温度丈量精度和安稳度。

  

  2 体系电路规划

  2.1 三线制恒流源驱动电路

  恒流源驱动电路担任驱动温度传感器Pt1000,将其感知的随温度改动的电阻信号转换成可丈量的电压信号。本体系中,所需恒流源要具有输出电流稳定,温度安稳性好,输出电阻很大,输出电流小于0.5 MA(Pt1000无自热效应的上限),负载一端接地,输出电流极性可改动等特色。

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