[發明專利]鉑電阻非線性修正溫度變送電路

有效

• 申請號: 201310145658.7
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103278257B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 陳玉偉;麻吉南
• 申請（專利權）人: 青島航天半導體研究所有限公司
• 主分類號: G01K7/21
• 分類號: G01K7/21
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所37227
• 代理人: 王月玲,王中云

技術領域

本發明涉及檢測技術及自動控制技術領域，具體地說，涉及一種溫度變送電路。

背景技術

溫度是涉及工農業生產、科研、環保、氣象、乃至日常生活的一個重要物理量，如何實現精確的測量具有很重要的意義。特別是用于過程工業的測溫儀表，更是要求測溫精度高、可靠性好，而且還要有造價低的特點。

以往的溫度變送器都是采用模擬技術和單片機技術來實現的，采用模擬技術的溫度變送器，盡管成本不高，但由于是使用電位器（或電阻器）來調整零位及滿度，因此很難達到高的調試精度，且電位器隨時間會發生漂移，可靠性及穩定性都不好，直接帶來的結果是測量精度難以提高；采用單片機技術的溫度變送器用軟件進行非線性修正，零位及滿度用軟件調整，測量精度高、可靠性好，但成本較高，不利于批量生產，應用受到限制。

目前，鉑電阻是工業生產過程中最常用的溫度傳感器。鉑電阻具有測量范圍寬、精度高、穩定性好和耐氧化等特點，因此，在中低溫區得到了非常廣泛的應用。

鉑電阻隨溫度變化的關系遵從的公式為：

R_t=R₀[1+A_t+Bt²+Ct³(t-100)]-200℃～0℃

R_t=R₀(1+At+Bt²)0℃～600℃

式中，

R_t為鉑電阻元件在溫度t時的電阻值；

R₀為鉑電阻元件在0℃時的電阻值；

A、B、C為分度常數；

t為被測介質溫度。

由此可以看出鉑電阻的阻值和溫度之間具有非線性關系，在鉑電阻傳感器的應用過程中，通常利用不平衡電橋電路把鉑電阻傳感器的電阻變化轉變為電壓，當把鉑電阻接入測溫電橋電路后，由于橋臂電阻和電橋輸出電壓之間存在非線性關系，電橋輸出的電壓與溫度的非線性程度還會加大，鉑電阻的非線性和不平衡測溫電橋固有的非線性給溫度測量帶來很大的非線性誤差。因此，有必要對其進行非線性修正。

發明內容

本發明針對現有溫度變送器測溫時存在的非線性誤差大、精度低、穩定性差等上述問題，提供了一種非線性誤差小、測量精度高、穩定性好、成本低的鉑電阻非線性修正溫度變送電路。

本發明的技術方案：一種鉑電阻非線性修正溫度變送電路，包括測溫電橋和可編程增益放大器PGA，測溫電橋的供電電源負端通過共模匹配電阻Rc與信號地連接，測溫電橋的輸出端與可編程增益放大器PGA的輸入端連接，可編程增益放大器PGA的輸入正端與其輸出端之間接有非線性補償電阻Rf，形成正反饋；測溫電橋為由鉑電阻RT作為橋路一臂的單臂電橋。

優選的是，所述的溫度變送電路還包括V/I轉換電路，測溫電橋的供電電源正端接在V/I轉換電路的基準電壓端，可編程增益放大器PGA的輸出端與V/I轉換電路的輸入端連接。

優選的是，所述的溫度變送電路還包括激勵電壓源Vr，激勵電壓源Vr接在測溫電橋的供電電源正端。

優選的是，所述的鉑電阻RT采用二線制或三線制鉑電阻。

優選的是，可編程增益放大器PGA采用可調零位、滿度的可編程增益放大器。

本發明的有益效果：本發明利用硬件線性修正的方法，用數字調整零位及滿度，避免了電位器或電阻帶來的調試誤差和穩定性差的缺點，實現了低成本、高精度的溫度測量；測溫電橋供電電源負端通過共模匹配電阻Rc與信號地連接，使可編程增益放大器用于測溫電阻的信號放大成為可能，且可編程增益放大器的輸入正端與其輸出端之間接有非線性補償電阻Rf，隨溫度變化的電阻值非線性變化信號經過可編程增益放大器放大，其輸出的一部分經非線性補償電阻Rf反饋到可編程增益放大器的輸入正端，再與測溫電阻信號疊加后實現測溫電阻的非線性修正，只要測溫電阻的量程確定，就可以通過調零位及滿度看量程中點輸出信號的誤差是否最小，確定補償電阻的大小，即在其他參數不變的情況下，非線性補償電阻僅與量程有關，易于批量生產，可做到非線性誤差≤0.025%FS。測溫電阻是指正溫度系數的電阻器。本發明采用鉑電阻作為測溫電阻，在鉑電阻的測溫范圍內可實現低成本、高精度的溫度測量。

附圖說明

附圖1為本發明具體實施方式一的電路原理圖。

附圖2為本發明具體實施方式二的電路原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。