鉑電阻的溫度測量系統設計
加入技術(shù)交流群
這里提出采用三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)方案克服引線(xiàn)電阻、自熱效應，利用單片機系統校正控制方案實(shí)現元器件漂移和鉑電阻傳感器精度校準，最后在上位機中采用MLS數值算法實(shí)現噪聲抵消，大大提高了溫度測量精度和穩定度。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201701/337347.htm1 高精度測量方案及原理
鉑電阻傳感器是利用金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化的物理特性而制成的溫度傳感器。以鉑電阻作為測溫元件進(jìn)行溫度測量的關(guān)鍵是要能準確地測量出鉑電阻傳感器的電阻值。按照IEC751國際標準，現在常用的Pt1000(Ro=1 000 Ω)是以溫度系數TCR=0.003 851為標準統一設計的鉑電阻。其溫度電阻特性是：
本溫度測量系統采用三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)法驅動(dòng)鉑電阻傳感器。三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)法是指用硬件電路消除鉑電阻傳感器的固定電阻(零度電阻)，直接測量傳感器的電阻變化量。圖L為三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)法高精度測量方案，參考電阻與傳感器串聯(lián)連接，用恒流源驅動(dòng)，電路各元件將產(chǎn)生相應的電壓，傳感器因溫度變化部分電阻的電壓可以由后面的放大電路和A/D轉換器直接測量，并采用2次電壓測量—交換驅動(dòng)電流方向，在每個(gè)電流方向上各測量一次。其特點(diǎn)是直接測量傳感器的電阻變化量，A/D轉換器利用效率高，電路輸出電壓同電阻變化量成線(xiàn)性關(guān)系。傳感器采用三線(xiàn)制接法能有效地消除導線(xiàn)電阻和自熱效應的影響。利用單片機系統控制兩次測量電壓可以避免接線(xiàn)勢壘電壓及放大器、A/D轉換器的失調與漂移產(chǎn)生的系統誤差，還可以校準鉑電阻傳感器精度。恒流源與A/D轉換器共用參考基準，這樣根據A/D轉換器的計量比率變換原理，可以消除參考基準不穩定產(chǎn)生的誤差，不過(guò)對恒流源要求較高，電路結構較為復雜。為了進(jìn)一步克服噪聲和隨機誤差對測量精度和穩定度的影響，最后在上位機中采用MLS數值算法實(shí)現噪聲抵消，大大提高了溫度測量精度和穩定度。
2 系統電路設計
2.1 三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)電路
恒流源驅動(dòng)電路負責驅動(dòng)溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號。本系統中，所需恒流源要具有輸出電流恒定，溫度穩定性好，輸出電阻很大，輸出電流小于0.5 MA(Pt1000無(wú)自熱效應的上限)，負載一端接地，輸出電流極性可改變等特點(diǎn)。
評論