CN102012279A

CN102012279A - 一种双恒流源的热电阻温度测量系统

Info

Publication number: CN102012279A
Application number: CN 201010511829
Authority: CN
Inventors: 茅大钧; 郑陆君
Original assignee: SHANGHAI WEICHENG ELECTRIC EQUIPMENT CORP
Current assignee: SHANGHAI WEICHENG ELECTRIC EQUIPMENT CORP
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明公开了一种双恒流源的热电阻温度测量系统，包括第一电子开关、第二电子开关、热电阻、电阻、运算放大器、第一恒流源和第二恒流源，所述的第一电子开关的输入端与所述的第一恒流源电连接，输出端与所述的热电阻的输入端相连，所述的热电阻的输出端通过所述电阻回到参考地，所述的第二电子开关的输入端与所述的第二恒流源电连接，输出端与所述的热电阻的输出端相连，所述的运算放大器的一个输入端与所述第一恒流源相连，另一输入端与所述第二恒流源相连。本发明是一种多通道热电阻测温恒流源共用电路，能够解决多通道温度测量中热电阻恒流源电路设计简单、可靠及共用问题，既温度测量精度高，又使电路设计简单。

Description

一种双恒流源的热电阻温度测量系统

技术领域

本发明涉及一种热电阻温度测量系统，尤其涉及一种双恒流源的热电阻温度测量系统。

背景技术

在电力、石油、化工和冶金等行业生产过程中的热工参数测量中，温度测量经常使用热电阻作为一次测温元件，而采用恒流源来测量电阻具有测量电路简单、快速、准确等特点，故该技术是被多数温控仪表采用的一种技术。

请参阅图1，图中示出了现有技术中热电阻单恒流源测量的电路图，恒流源I流过热电阻RTD₁、RTD₂和RTD₈，经电阻R回到参考地。这种方法通常应用在热电阻四线制方式测量中，测量精度高。缺点现场接线使用电缆线多，成本高。

请参阅图2，图中示出了现有技术中热电阻双恒流源测量的电路图，测量时，先同时把电子开关U₃、U₄选通，例如第一路开关N01，恒流源I₁流过热电阻RTD₁，经电阻R回到参考地；恒流源I₂经电阻R回到参考地。然后同时选通电子开关U₁和U₂，例如第一路开关N01。这样热电阻RTD₁的二端，即端A和端B的电压就加在了运放AMP的输入端，测出电压U_AB的值就知道热电阻RTD₁的阻值R_t＝U_AB/I₁，查对应的热电阻分度表就可以知道测量温度了。双恒流源测量一般用在热电阻三线制方式测量中，测量精度比较高，是目前最常用的一种测量方法。但目前的电路中元器件有点多，需要四个电子开关。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种双恒流源的热电阻温度测量系统，它是一种多通道热电阻测温恒流源共用电路，能够解决多通道温度测量中热电阻恒流源电路设计简单、可靠及共用问题，既温度测量精度高，又使电路设计简单。

实现上述目的的技术方案是：一种双恒流源的热电阻温度测量系统，包括第一电子开关、第二电子开关、热电阻、电阻、运算放大器、第一恒流源和第二恒流源，所述的第一电子开关的输入端与所述的第一恒流源电连接，输出端与所述的热电阻的输入端相连，所述的热电阻的输出端通过所述电阻回到参考地，所述的第二电子开关的输入端与所述的第二恒流源电连接，输出端与所述的热电阻的输出端相连，其中，所述的运算放大器的一个输入端与所述第一恒流源相连，另一输入端与所述第二恒流源相连。

上述的双恒流源的热电阻温度测量系统，其中，所述的运算放大器的正输入端与所述第一恒流源相连，负输入端与所述第二恒流源相连。

上述的双恒流源的热电阻温度测量系统，其中，所述的第一电子开关、第二电子开关、运算放大器均接地，并且不共地，采用各自的参考地。

本发明的有益效果是：本发明用最简单的电路实现多通道热电阻温度测量中恒流源共用的问题，降低了温度测量仪表生产及现场电缆铺设成本，测量抗干扰能力强，测量精度高。

附图说明

图1是现有技术中热电阻单恒流源测量的电路图；

图2是现有技术中热电阻双恒流源测量的电路图；

图3是本发明的双恒流源的热电阻温度测量系统的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图3，图中示出了本发明的一种双恒流源的热电阻温度测量系统，包括第一电子开关U₁、第二电子开关U₂、热电阻RTD₁、电阻R、运算放大器AMP、第一恒流源I₁和第二恒流源I₂，第一电子开关U₁的输入端与第一恒流源I₁电连接，输出端与热电阻RTD₁的输入端相连，热电阻RTD₁的输出端通过电阻R回到参考地，第二电子开关U₂的输入端与第二恒流源I₂电连接，输出端与热电阻RTD₁的输出端相连，运算放大器AMP的一个输入端与第一恒流源I₁相连，另一输入端与第二恒流源I₂相连，其正输入端与第一恒流源I₁相连，负输入端与第二恒流源I₂相连。

本发明中，第一电子开关U₁、第二电子开关U₂、运算放大器AMP均接地，并且不共地，测量采用浮地技术。采用各自的参考地。测量抗干扰能力强，测量精度高。

本发明的工作原理：热电阻RTD₁测量采用三线制接线方法，测量热电阻RTD₁阻值时，以第一电子开关U₁和第二电子开关U₂多通道的第一路测量为例，同时选通第一电子开关U₁和第二电子开关U₂的第一路开关N01，这样第一恒流源I₁经第一电子开关U，流过热电阻RTD₁，通过电阻R回到参考地；第二恒流源I₂经第二电子开关U₂，通过电阻R回到参考地。

运算放大器AMP的正、负输入端为端U_aU_b，输入电压U_ab＝U_a-U_b，第一电子开关U₁的输出端到热电阻RTD₁的输入端为A线，热电阻RTD₁的输出端到第二电子开关U₂的线路为B线，热电阻RTD₁的到电阻R之间为C线，其中：

其中为a到A的线路电阻，R_LC为C线的线路电阻；

其中

为b到B的线路电阻；

所以

U_{ab} = {RTD}_{1} * I_{1} + R_{L_{aA}} * I_{1} - R_{L_{bB}} * I_{2};

因采用双恒流源，I₁和I₂基本能做到相同，若有差异也能通过程序自校正修正，再加上现场电缆线一般为多芯电缆，线路电阻相同，这样I₁＝I₂，

所以最终U_ab＝RTD₁*I₁。

这样三线制测量热电阻温度，可以做到和线路电阻基本无关，测量电路只需二个电子开关，测量精度高，电路设计简单。

本发明的电路的关键点为热电阻测量回路中电流回路和电压回路共用相同走线a到A端和b到B端。并且第一电子开关U₁、第二电子开关U₂、运算放大器AMP均接地，并且不共地，测量采用浮地技术。采用各自的参考地。测量抗干扰能力强，测量精度高。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种双恒流源的热电阻温度测量系统，包括第一电子开关、第二电子开关、热电阻、电阻、运算放大器、第一恒流源和第二恒流源，所述的第一电子开关的输入端与所述的第一恒流源电连接，输出端与所述的热电阻的输入端相连，所述的热电阻的输出端通过所述电阻回到参考地，所述的第二电子开关的输入端与所述的第二恒流源电连接，输出端与所述的热电阻的输出端相连，其特征在于，所述的运算放大器的一个输入端与所述第一恒流源相连，另一输入端与所述第二恒流源相连。

2.根据权利要求1所述的双恒流源的热电阻温度测量系统，其特征在于，所述的运算放大器的正输入端与所述第一恒流源相连，负输入端与所述第二恒流源相连。

3.根据权利要求1所述的双恒流源的热电阻温度测量系统，其特征在于，所述的第一电子开关、第二电子开关、运算放大器均接地，并且不共地，采用各自的参考地。