[發明專利]一種六線制分離式惠斯通電橋測溫結構及方法

有效

• 申請號: 202010051794.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111207851B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 丁雷;辛世杰;裴浩東;楊溢
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01K7/20
• 分類號: G01K7/20
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種六線制分離式惠斯通電橋測溫結構，該結構包括三個銅熱電阻R₁、R₂、R₃、和一個鉑電阻R_t，其特征在于：

所述的惠斯通電橋由銅熱電阻R₁、R₂、R₃、和一個鉑電阻R_t組成，銅熱電阻R₁和鉑熱電阻R_t組成一側橋臂，銅熱電阻R₂、R₃組成另一側橋臂；六根導線分為三組：A₁、A₂為該結構的供電導線，連接到惠斯通電橋的兩側；B₁、B₂為測量該結構實際供電電壓導線，也連接到惠斯通電橋的兩側；C₁、C₂為測量惠斯通電橋橋臂壓差導線，C₁連接到電路節點Y，C₂連接到電路節點X。

2.一種基于權利要求1所述的六線制分離式惠斯通電橋測溫結構的測溫方法，其特征在于：

首先，通過A組導線為該結構進行供電，其電源電壓為VCC；其次，使用B組導線測量該結構的供電電壓U_p；再次，使用C組導線測量該結構的橋臂電壓差值U_t；最后，計算得到當前的溫度值t，具體測溫方法如下：

銅熱電阻R₁、R₂、R₃的阻值換算公式為：

R_i＝R_Cui(1+αt),i＝1,2,3 (1)

其中R_Cui為第i個銅熱電阻在0℃時的電阻值，α為銅熱電阻的電阻溫度系數，由生產廠商給出，為4.25～4.28×10^-3/℃；

鉑熱電阻R_t的阻值換算公式為：

R_t＝R_Pt0(1+Tt) (2)

其中R_Pt0為鉑熱電阻在0℃時的電阻值，T為鉑熱電阻的電阻溫度系數，由生產廠商給出，為3850ppm/℃；

由于B、C兩組導線用于對該結構的電壓進行測量，后級接儀表放大器，其輸入阻抗為10GΩ，則導線電阻r_b1、r_b2、r_c1和r_c2上損失的電壓忽略不計；

可得：

其中U_MN為M、N節點的電壓差，U_YX為Y、X節點的電壓差；在使用時，選用導線及焊接方法使B、C兩組導線上的溫差熱電勢之差忽略不計；

代入公式(1)、公式(2)可得：

代入具體數值后便可求得所測溫度值。