[實用新型]一種單恒流源多通道熱電阻測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220215855.2
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN202648823U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張博;陳思寧;陳宇彥;王善永
• 申請（專利權(quán)）人: 南大傲拓科技江蘇有限公司
• 主分類號: G01K7/16
• 分類號: G01K7/16;G01R27/14
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種熱電阻測量系統(tǒng)，尤其是一種寬測量范圍的單恒流源多通道熱電阻測量系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電阻作為感溫元件經(jīng)常被應(yīng)用于對溫度測量精度要求比較高的場合。常用的熱電阻類型有Cu50、Cu53、Pt10、Pt100和Pt1000，其中溫度測量精度要求為0.1℃時，Cu50和Pt100應(yīng)用的比較廣泛，當(dāng)精度要求為0.01℃時，Pt1000的應(yīng)用就比較多了。在工業(yè)生產(chǎn)中熱電阻一般應(yīng)用于中低溫區(qū)的溫度測量：Cu50一般應(yīng)用于-50℃～150℃的溫度測量，對應(yīng)熱電阻的阻值范圍是78.48歐姆～164.27歐姆；Pt100測溫范圍是-200℃～850℃，對應(yīng)的阻值范圍是18.52歐姆～390.84歐姆；Pt1000常用的測溫范圍是-50℃～300℃，對應(yīng)的阻值范圍是803.063歐姆～2120.515歐姆。現(xiàn)有的測溫設(shè)備溫度測量范圍比較窄，如對于Pt100來說，多是應(yīng)用于-50℃～300℃，超過300℃的測量精度就會大大降低，更不用提單個設(shè)備既可以測量Pt100又可以測量Pt1000了。?

目前，常用的熱電阻測量方法有幾種，就熱電阻線制而言有二線、三線和四線法，就激勵方式而言有主要有電橋法和恒流源法。?

熱電阻的靈敏度較高，如常用Pt100熱電阻的靈敏度大約為0.38歐姆/℃，所以在熱電阻的測量中導(dǎo)線的電阻不能忽略。二線制無法消除線電阻對測量結(jié)果的影響，在精度要求高的場合一般不會采用；四線法可以消除線電阻的影響，但對于長距離多通道的測溫系統(tǒng)來說多布線成本太高；三線制可以通過硬件或軟件上的處理消除線電阻的影響，比四線制的實現(xiàn)成本低，是多通道測溫系統(tǒng)中的常用選擇。?

在三線制熱電阻測量中，電橋法雖然能夠消除線電阻的影響但測量范圍較窄，因此恒流源三線法是目前常用的測溫方法。在多通道熱電阻測量系統(tǒng)中，經(jīng)常使用多恒流源（一個通道使用一個恒流源）或雙恒流源的測量方法。其中，多恒流源法的實現(xiàn)成本高，且不同恒流源間的離散性會給測量結(jié)果帶來額外的誤差；雙恒流源法對恒流源的對稱性要求較高，且切換電路較為繁瑣，會占用較大的電路板面積。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題，提出了一種多通道熱電阻測量系統(tǒng)中的單恒流源應(yīng)用方案，在多通道三線制熱電阻測量應(yīng)用中，利用一種雙檔恒流源擴(kuò)展了溫度測量范圍，利用單恒流源降低了方案實現(xiàn)成本，使用一組切換開關(guān)實現(xiàn)多測量通道的切換，并在通道切換的基礎(chǔ)上引用基準(zhǔn)通道的測量解決了雙恒流源對稱性要求高的難題并避免了普通熱電阻測量系統(tǒng)生產(chǎn)過程中調(diào)零電阻帶來的麻煩。?

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：?

一種單恒流源多通道熱電阻測量系統(tǒng)，包括恒流源電路、基準(zhǔn)電阻采樣電路和熱電阻測量電路；所述恒流源電路的輸出端分別連接基準(zhǔn)電阻采樣電路的電流輸入端和熱電阻測量電路的輸入端；熱電阻測量電路的基準(zhǔn)電壓電壓輸入端連接所述基準(zhǔn)電阻采樣電路的電壓輸出端；所述熱電阻測量電路的輸出端即為被測電阻R_TDx的測量端；?

其特征是所述熱電阻測量電路包括相同的且相互并聯(lián)的多個；所述恒流源電路包括雙檔基準(zhǔn)電壓源電路；?

所述的雙檔基準(zhǔn)電壓源電路包括電阻R1、R2、R3和R4、穩(wěn)壓管Z1和雙向開關(guān)U1A、U1B；電阻R2、R3和R4先依次串聯(lián)在一起后，再與穩(wěn)壓管Z1并聯(lián)，穩(wěn)壓管Z1的陰極端連接R2，Z1的陽極端連接R4；所述電阻R1的一端連接供電電源AVCC端，另一端連接穩(wěn)壓管Z1的陰極端；所述雙向開關(guān)U1A的一端連接電阻R2和R3之間，另一端為輸出信號AVCC2端，U1A的開關(guān)控制端為S1；雙向開關(guān)U1A的另一端連接電阻R4和R3之間，另一端為輸出信號AVCC2端，U1B的開關(guān)控制端為S2；S1端和S2端不同時為選通；所述穩(wěn)壓管Z1的陰極端連接其工作電源AVCC1端，Z1的陽極端接地；?

所述的恒流源電路包括電阻R5、R6和R7、運放OP1和三極管Q1；電阻R7的一端連接供電電源AVCC端，另一端連接三極管Q1的發(fā)射極；電阻R5的一端連接Q1的發(fā)射極，另一端連接運放OP1的負(fù)輸入端，OP1的正輸入端連接所述輸出信號AVCC2端；運放OP1的輸出端通過電阻R6連接三極管Q1的集電極；三極管Q1的集電極作為本恒流源電路的電流輸出端。?

所述熱電阻測量電路中的任一個為單通道熱電阻切換電路；對于任一個單通道熱電阻切換電路，包括電阻RAx、RBx、RCx、RDx、REx、RFx和RGx，雙路切換開關(guān)UAx和UBx，以及單路切換開關(guān)UCx；所述UAx對應(yīng)測量通道B，UBx對應(yīng)測量通道C，UCx對應(yīng)測量通道A；?