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基于PT100的气温精确测量 本文由洛师2005贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第十九届电工理论学术年会论文集 １８１ 基于ＰＴ １ ｏｏ的气温精确测量 杨雷’杨杰１康丽１席东河２ （１东莞理工学院 郑州大学 电子工程系，广东东莞５２３８０８２ 物理工程学院，河南郑州，４５００５２） 摘 要： 提出了一种基于自校正思想设计的三电阻测量法，通过比较三组测量信号的相对大小求得 热电的电阻值。该方法的优点是可以抵消测量电路中的漂移影响，从而保证在较恶劣的外界环境下能 取得较高葙度的测量结果。实测的数据验证了该测量方法的效果。利用分段线性拟合的方法，通过热 电阻的测量值，求出了所测的环境温度，测量的准确度优于±Ｏ．２℃．该方案已在实际应用中得到验证。 关键词ｇ ＰＴｌ００；漂移：自校正；线性拟合 ０引言 气象站监测的气象要素有气温、气压、风向、风速、降雨、湿度等。对于气温，通 常采用精度高、稳定性好、回差和重复性误差都很小的ＰＴｌ００铂电阻传感器为测温元件 １１】，测量中通过施加恒定的电流将电阻值变为电压进行测量，进而折算出气温。按中国 气象局《地面有线综合遥测气象仪观测规范》，在气象站中对气温的监测的要求是： （１）测量范围：一５０℃－－－，＋５０℃； （２）分辨率：±０．１℃； （３）准确度：±Ｏ．２℃； （４）采集速率：６次／分钟。本文提出了一种基于自校正思想设计的测温方法，配 合简化了的数据处理，能有效地克服长期野外环境所造成的漂移等的影响，取得了较好 的测温效果。 １基于三电阻法的测温方案 设计的测温方案如图１所示。指导思想是，利用电路漂移变化缓慢的特点，通过信 号比较法抵消漂移的影响。 如图，恒流源同时向三个串联电阻供电，除ＰＴｌ００测温电阻外。另两个为已知的标 准电阻；三个电阻上的信号电压通过模拟开关的切换，分时送给同一个放大调理电路， 后者将三路信号处理后输送至Ａ／Ｄ转换器及微控制器。 第十九届电工理论学术年会论文集 Ｉ—１ 设三个电阻分别为Ｒｌ，Ｒ２，Ｒｒ，其上的电压为：Ｈｉｌ＝ｌｓＲｌ，Ｕｉ２＝ＩｓＲ２，ＵｉＴ＝ＩｓＲＴ。 其中Ｉｓ为恒流源输出的电流。在信号切换的短时间（秒级）内，可认为Ｉｓ不变，则短时 间内Ｕｉｌ、Ｕｉ２、ＵｉＴ三者之间的比例仅取决于电阻之比，与恒流源的大小无关。Ｒｌ，Ｒ２采 用精度为－４－０．０２％、温度系数为＋２ｐｐｍ的标准电阻，即使工作环境温度有＋３０＂Ｃ的变化， 相应阻值变化也仅有０．００６％，可忽略不计而视其为已知的常数。 设放大调理电路的电压放大倍数为Ｋｖ，总的零点偏置（包含漂移）为Ｖｏｆ。Ｋ” Ｖｏｆ虽有漂移但短时间内仍可认为其不变。则三路电压信号经放大调理电路放大后，其 输出分别为： 《爹一 ———。’Ｉｌ长线② ％＝ＫｖרＪ＋％，＝Ｋｖ×厶×ＲＩ＋％， ％＝Ｋｖ×Ｋ２＋％，＝巧ב×局＋％， 圪７＇＝髟×杉７’－Ｉ－圪，＝Ｋｖ×厶×碍＋圪， 由测得的三组电压值Ｖ０ｌ、ｖ０２、ＶｏＴ可解出： 岛一ｇｙｏｏ，２－一ｖｙｏｏ，Ｉ（Ｒ？－Ｒｊ、）七Ｒｌ 显然，ＲＴ只取决于测量结果的相对值，漂移对测量的影响被抵消了。 以上结论同样可以扩展到Ａ／Ｄ转换器后的输出。因为ＡＤ转换器的基准源的漂移影 响也是缓慢的，短时间（秒级）内对三个信号的影响基本相同，转换后的结果不会改变 三者的相对关系。设Ａ／Ｄ的三个输出为Ｄｏｔ、Ｄ０１、Ｄ０２，则有： 姓：垒Ｅ二垒』 ％一ｚｏ， 。 从而有： ％一么， Ｉ 弓：譬阜（Ｒ一尺小只， Ｄ０２一Ｄｏｉ一 第十九届电工理论学术年会论文集 １８３ 可见，此方法对整个电路的漂移都具有实时的自校正功能。与其它具有温度补偿功 能的测量方案［１ｌｔ４１相比，它不需要测量环境温度，也无须进行复杂的软件计算，且电路 简单、调试方便，因而具有较强的实用性。 上述测量方法同样可以克服长引线电阻带来的误差。如图１，ＰＴｌ００采用了“四线 制”接法，①、②号线为ＰＴｌ００提供了恒流源电流的通道，另单独从ＰＴｌ００直接引③ ④号线至放大调理电路。由于放大调理电路由高输入阻抗的仪表放大器组成，因而③④ 号线虽长，但其上几乎没有电流而只传递电压信号，导线电阻引起的电压跌落可忽略不 计。而①、②号长线电阻虽可能影响恒流源，但其对三路信号电压的影响是相同的，三 路输出的相对关系并不会改变，因而不影响最终结果。 同理，信号传递通道中的模拟开关，因为其后续部分为