CN102507038B - 一种等周期的温度测量计算查表方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工业温度自动测量领域中的等周期的温度测量计算查表方法，该方法包括下列步骤：针对一类热电阻，以每隔R的电阻值取一个对应的温度值，并把温度值乘以K后编制成一维数组表格，其中R＞0，K≥10；选定一个已知热电阻，测得该已知热电阻两端的电压值以及待测热电阻两端的电压值，求得待测热电阻放大K倍后的阻值；运用整数运算，得到比所述待测热电阻的阻值小且最接近的第一个电阻值所对应的索引N’，N’为正整数；查表，得到索引N’所对应的温度值和索引N’+1所对应的温度值，计算得到所述待测热电阻的温度值。本发明消除用热电阻温度测量时不同电阻值查表每次时间不同，导致程序执行周期不确定的问题。

Description

一种等周期的温度测量计算查表方法
技术领域
本发明涉及工业温度自动测量领域，尤其涉及一种等周期的温度测量计算查表方法。
背景技术
在工业自动化温度测控系统中，工业生产过程温度参数测量计算时，常用微处理器查表法计算得到温度测量值。在工业上用热电阻测量温度比较普遍，并且测温元件类型为Pt100的铂电阻最为常用(由于铂电阻Pt100的线性度、稳定性好及准确度高)。一般用热电阻测量温度的方法常采用恒流源I经过被测电阻测量出电阻二端电压，再用公式R＝V/I方式测得电阻值，再用查表法得到对应的温度值。此方法测量原理，举例如下：
测出给定320Ω的高精度电阻对应的电压值V′g为：
V′g＝I*320            (1)
测出被测热电阻R′t二端电压值V′x为：
V′x＝I*R′t           (2)
根据(1)、(2)式，得到被测热电阻R′t的阻值，即：
R′t＝V′x*320/V′g    (3)
在实际温度测量系统中程序实现时，把式(3)中的V′g、V′x换成ADC(模/数转换器)测量得到的采样码即可。这样测出热电阻阻值后，再查阻值-温度对照表就可以得到温度测量值。因此，阻值-温度对照表的编制是程序实现的关键部分，既要达到工业测量0.1级高精度的要求，又要程序查表计算温度时间每次相同，并且简单、快速，实现温度测控系统控制周期可确定性的要求。
目前产品构造及工作原理：
以铂电阻Pt100为例，其它热电阻查表方法相同。下表1为测温元件类型为铂电阻Pt100的电阻温度对照表：
  电阻值(Ω)   温度值(℃)
  ...   ...
  245   393.9
  250   408.5
  255   423
  260   437.7
  265   452.4
  270   467.2
  275   482.1
  280   497.1
  285   512.1
  290   527.2
  295   542.4
  300   557.7
  305   573
  310   588.5
  315   604
  320   619.6
表1
根据上表1，传统温度计算查表方法为：首先用ADC测量得到电阻值，然后在温度对照表中查找比所查电阻大的第一个电阻值，并得到对应的温度值，再和前一个电阻的温度值线性处理计算得到温度测量值。比如要得到280.98Ω的Pt100的温度值(500℃)，查表1比280.98Ω大的第一个电阻值为285Ω，对应温度为512.1℃，前一个电阻值为280Ω，对应温度为497.1℃。
这样：497.1+(512.1-497.1)*(280.98-280)/(285-280)＝500.04(℃)
实际程序计算实现时温度表格乘10后存放，这样计算为：
4971+(5121-4971)*(280.98-280)/(285-280)＝5000.4
得到的计算值除以10，得到实际的温度测量值为500.04℃，和理论值基本一致。
然而，此方法的缺点有两个：1.不同的电阻值每次查表时间不一样；2.程序处理用浮点数计算，执行时间相对比较长。
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等周期的温度测量计算查表方法，消除用热电阻温度测量时不同电阻值查表每次时间不同，导致程序执行周期不确定的问题。
实现上述目的的技术方案是：
一种等周期的温度测量计算查表方法，包括下列步骤：
步骤一，针对一类热电阻，编制一个数组表格，其中，数组单元索引为顺序的正整数排列，第N个索引为N，N≥1且N为整数；N对应于阻值为R*N的热电阻的温度值T(N)，且该温度值T(N)是实际温度值的K倍，其中R＞0，K≥10；
步骤二，选定一个阻值为Rg的已知热电阻，测得该已知热电阻两端的电压值Vg以及待测热电阻两端的电压值Vx，由公式(1)：
Rt＝Vx*Rg*K/Vg        (1)
计算得到所述待测热电阻放大K倍后的阻值Rt；
步骤三，对下列公式(2)采用整数运算：
RN＝Rt/K，N’＝RN/R    (2)
其中：RN为正整数；
得到比所述待测热电阻的阻值小且最接近的第一个电阻值所对应的索引N’；
步骤四，查表，得到索引N’所对应的温度值T(N’)和索引N’+1所对应的温度值T(N’+1)，并由下列公式(3)：
T＝T(N’)+(T(N’+1)-T(N’))*(Rt-RN*K)/(R*K)(3)
计算得到所述待测热电阻的温度值T，再用该温度值T除以K，得到实际的温度测量值。
上述的等周期的温度测量计算查表方法，其中，所述的步骤二中，使用恒流源通过所述已知热电阻和待测热电阻，从而测得已知热电阻两端的电压值Vg以及待测热电阻两端的电压值Vx。
上述的等周期的温度测量计算查表方法，其中，所述的K的取值范围是10≤K≤100。
上述的等周期的温度测量计算查表方法，其中，所述的K取100，R取5Ω。
本发明的有益效果是：在工业生产过程自动化领域，生产过程参数温度测控系统中，本发明消除用热电阻温度测量时不同电阻值查表每次时间不同，导致程序执行周期不确定，给控制系统带来不利因素的缺陷；本发明中采用整数运算，执行时间比较快，查表不用比较数据，按数组索引下标就能查到对应温度值，所以每次查表，程序执行时间都相同，这样解决了整个温度测控系统执行周期可确定性的关键需求；同时，本发明不仅可用在工业控制领域，并且可用在国家智能电网的智能电表实时时钟RTC温度影响精度校正中用热敏电阻测量温度的应用中。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以铂电阻Pt 100为例，并假设要测的待测热电阻的阻值为280.98Ω，而其对应的温度值为500℃。
本发明的等周期的温度测量计算查表方法，包括下列步骤：
步骤一，针对铂电阻Pt100，编制一个数组表格，其中，数组单元索引为顺序的正整数排列(1，2，3...)，第N个索引为N，N≥1且N为整数；N对应于阻值为R*N的热电阻的温度值T(N)，且该温度值T(N)是实际温度值的K倍，其中R＞0，K≥10；本实施例中，R为5Ω，K＝100；编制的数组表格如下表2：
  数组单元索引 电阻值(Ω)   温度值(x100℃)
  ...   ...   ...
  49   245   39394
  50   250   40845
  51   255   42304
  52   260   43769
  53   265   45242
  54   270   46723
  55   275   48211
  56   280   49707
  57   285   51210
  58   290   52722
  59   295   54241
  60   300   55769
  61   305   57305
  62   310   58849
  63   315   60402
  64   320   61964
表2
表2中的电阻值一栏仅提示用；
步骤二，选定一个阻值为Rg＝320Ω的已知热电阻，使用恒流源通过所述已知热电阻和待测热电阻，从而测得已知热电阻两端的电压值Vg以及待测热电阻两端的电压值Vx，并由公式(1)：
Rt＝Vx*Rg*K/Vg
＝Vx*32000/Vg    (1)
计算得到所述待测热电阻放大K倍后的阻值Rt；因为在本实施例中，待测热电阻的阻值为280.98Ω，所以Rt＝28098Ω；
步骤三，对下列公式(2)采用整数运算：
RN＝Rt/K＝28098/100＝280，N’＝RN/R 280/5＝56(2)
得到比所述待测热电阻的阻值小且最接近的第一个电阻值(280Ω)所对应的索引N’＝56；
步骤四，查表，得到索引N’所对应的温度值T(N’)＝49707℃和索引N’+1所对应的温度值T(N’+1)＝51210℃，由下列公式(3)：
T＝T(N’)+(T(N’+1)-T(N’))*(Rt-RN*K)/(R*K)
＝T(56)+(T(57)-T(56))*(28098-280*100)/500
＝49707+(51210-49707)*98/500
＝50001                    (3)
计算得到所述待测热电阻的温度值T＝50001℃，再用该温度值T＝50001℃除以K＝100，得到实际的温度测量值500.01℃，与理论值一样。
综上所述，本发明中，程序采用整数运算，执行时间比较快，查表不用比较数据，按数组索引下标就能查到对应温度值，所以每次查表，程序执行时间都相同。这样解决了整个温度测控系统执行周期可确定性的关键需求。本发明不仅可用在工业控制领域，并且可用在国家智能电网的智能电表实时时钟RTC温度影响精度校正中用热敏电阻测量温度的应用中。
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 (4)

1.一种等周期的温度测量计算查表方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一，针对一类热电阻，编制一个数组表格，其中，数组单元索引为顺序的正整数排列，第N个索引为N，N≥1且N为整数；N对应于阻值为R*N的热电阻的温度值T(N)，且该温度值T(N)是实际温度值的K倍，其中R＞0，K≥10；
步骤二，选定一个阻值为Rg的已知热电阻，测得该已知热电阻两端的电压值Vg以及待测热电阻两端的电压值Vx，由公式(1)：
Rt＝Vx*Rg*K/Vg        (1)
计算得到所述待测热电阻放大K倍后的阻值Rt；
步骤三，对下列公式(2)采用整数运算：
RN＝Rt/K，N’＝RN/R    (2)
其中：RN为正整数；
得到比所述待测热电阻的阻值小且最接近的第一个电阻值所对应的索引N’；
步骤四，查表，得到索引N’所对应的温度值T(N’)和索引N’+1所对应的温度值T(N’+1)，并由下列公式(3)：
T＝T(N’)+(T(N’+1)-T(N’))*(Rt-RN*K)/(R*K)    (3)
计算得到所述待测热电阻的温度值T，再用该温度值T除以K，得到实际的温度测量值。
2.根据权利要求1所述的等周期的温度测量计算查表方法，其特征在于，所述的步骤二中，使用恒流源通过所述已知热电阻和待测热电阻，从而测得已知热电阻两端的电压值Vg以及待测热电阻两端的电压值Vx。
3.根据权利要求1所述的等周期的温度测量计算查表方法，其特征在于，所述的K的取值范围是10≤K≤100。
4.根据权利要求3所述的等周期的温度测量计算查表方法，其特征在于，所述的K取100，R取5Ω。
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