CN107255534B - 一种热电阻测温仪的误差测量方法 - Google Patents

一种热电阻测温仪的误差测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热电阻测温仪的误差测量方法，所述热电阻测温仪包括：热电阻传感器、引线、测温装置和计算机，引线连接热电阻传感器和测温装置，测温装置将测得数据传输至计算机；利用测温传感器模拟器替代热电阻传感器，通过改变测温传感器模拟器中可调电阻器的阻值模拟热电测温传感器模拟器阻传感器的变化；测温传感器模拟器连接测温装置，万用表连接测温传感器模拟器，测量测温装置的误差；测温传感器模拟器连接引线，万用表连接测温传感器模拟器，结合测温装置的误差，测得引线误差。本发明结构简单清晰，操作简便实用，成本低廉，可以实现热电阻测温仪各组成部分相对误差的精准测量。

Description

一种热电阻测温仪的误差测量方法
技术领域
本发明属于热电阻测温仪的误差测量技术领域，涉及一种热电阻测温仪的误差测量方法。
背景技术
热电阻传感器是一种电阻值随环境温度变化而改变的温度传感器，通过对其电阻值测量即可得到对应的温度值。热电阻测温仪主要由热电阻传感器、测温装置和引线组成。热电阻传感器测量时仪器与传感器距离较远的情况下必须用较长的引线将测量值传到仪器，所具有的引线电阻对测量结果的影响不容忽视，因此得到的测量误差包括热电阻传感器的误差、引线误差及测量仪误差三部分组成。使用中对测温系统的误差要通常要精确至0.01℃，对热电阻、引线、测温仪的精度都提出了较高的要求，在研制过程中需要逐一定位各部分的误差指标以满足总体指标要求。因为热电阻值会随着环境温度存在实时变化，要精准定位引线、测温装置的误差，首先要保证热电阻处在恒温环境中，这就大大增加了系统测试的复杂度和成本。本发明研制了一种热电阻测温仪的误差测量方法，不仅构造简单、成本低廉，而且灵活性强，对两线制、三线制、四线制测温仪都有很好的通用性。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种热电阻测温仪的误差测量方法，实现在不具备恒温环境的条件下，分别对热电阻测温仪中的测温装置和引线的误差进行分析和测量，从而能够更加精准的定位误差来源。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种热电阻测温仪的误差测量方法，所述热电阻测温仪包括：热电阻传感器、引线、测温装置和计算机，引线连接热电阻传感器和测温装置，测温装置将测得数据传输至计算机；利用测温传感器模拟器替代热电阻传感器，通过改变测温传感器模拟器中可调电阻器的阻值模拟热电测温传感器模拟器阻传感器的变化；测温传感器模拟器连接测温装置，万用表连接测温传感器模拟器，测量测温装置的误差；测温传感器模拟器连接引线，万用表连接测温传感器模拟器，结合测温装置的误差，测得引线误差。
其中，所述测温传感器模拟器包括串联的可调电阻器R1、保护电阻R2，可调电阻器R1、保护电阻R2分别连接连接器X1，可调电阻器R1的可调端上设置用于实时监测阻值的第二测试点T2，保护电阻R2一端设置用于实时监测阻值的第一测试点T1。
其中，所述可调电阻器R1一端3与保护电阻R2连接，可调端引出两根引线连接到连接器X1第3、第4管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端3连接，另一端引出两根引线连接到连接器X1第1、第2管脚上、第一测试点T1上；
所述连接器X1的第1、第2管脚与保护电阻R2一端相连，连接器X1的第3、第4管脚与可调电阻器R1可调端相连；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
其中，所述可调电阻器R1一端3与保护电阻R2连接，可调端引出一根引线连接到连接器X1第3管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端3连接，另一端引出一根引线连接到连接器X1第1管脚上、第一测试点T1上；
所述连接器X1的第1管脚与保护电阻R2一端相连，连接器X1的第3管脚与可调电阻器R1可调端相连；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
其中，所述可调电阻器R1一端3与保护电阻R2连接，可调端引出两根引线连接到连接器X1第3、第4管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端3连接，另一端引出一根引线连接到连接器X1第1管脚上、第一测试点T1上；
所述连接器X1的第1管脚与保护电阻R2一端相连，连接器X1的第3、第4管脚与可调电阻器R1可调端相连；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
其中，所述可调电阻器R1一端3与保护电阻R2连接，可调端引出一根引线连接到连接器X1第3管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端3连接，另一端引出两根引线连接到连接器X1第1、第2管脚上、第一测试点T1上；
所述连接器X1的第1、第2管脚与保护电阻R2一端相连，连接器X1的第3管脚与可调电阻器R1可调端相连；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
其中，所述可调电阻器R1的温度电阻系数小于0.6×10-3/℃。
其中，所述可调电阻器阻值的选取为：大于2倍的热电阻传感器的标准阻值；所述保护电阻阻值的选取为热电阻传感器的标准阻值的80％。
其中，测量测温装置的误差的过程为：将测温装置的连接引线断开，接入测温传感器模拟器，测温传感器模拟器的第一测试点T1、第二测试点T2分别连接万用表的两端，对测温传感器模拟器的阻值进行实时监控；万用表的数据作为电阻标准值Q标准1，计算机采集到测温装置的数据为测量值Q测量1，将测量值与标准值相减即为测量装置的误差，即测量装置误差Δ1＝Q测量1-Q标准1。
其中，测量连接引线的相对误差的过程为：将连接引线与热电阻传感器断开，接入测温传感器模拟器，测温传感器模拟器的第一测试点T1、第二测试点T2分别连接万用表的两端，对测温传感器模拟器的阻值进行实时监控；万用表的数据作为电阻标准值Q标准2，计算机采集到测温装置的数据为测量值Q测量2，将测量值与标准值相减即为测量装置和引线的误差和，即测量装置误差Δ1+引线误差Δ2＝Q测量2-Q标准2，故引线误差Δ2＝(Q测量2-Q标准2)-(Q测量1-Q标准1)。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的热电阻测温仪的误差测量方法，结构简单清晰，操作简便实用，成本低廉，可以实现热电阻测温仪各组成部分相对误差的精准测量。
附图说明
图1是一种热电阻测温仪的误差测量方法示意图。
图2是测温传感器模拟器原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
利用测温传感器模拟器替代热电阻传感器，通过改变测温传感器模拟器中可调电阻器的阻值来模拟热电阻传感器的变化。测温传感器模拟器中可调电阻器的温度电阻系数小于0.6×10-3/℃，因此在室内正常测试环境温度变化±1℃的条件下，可调电阻器的温度电阻变化量小于0.0012Ω，对于精度要求0.01℃(可调电阻器的电阻变化量为1.2×10-5Ω)的系统来说可以忽略其误差，相当于模拟测量引线、测温装置误差时的恒温环境。
测温传感器模拟器中，R2＝80％R，R1＝200％R，R为测温传感器所采用电阻的阻值。
万用表读取测温传感器模拟器的电阻值R0，计算机显示测温装置采集到的测温传感器模拟器的电阻值R3，R3-R0，即得到测温装置的误差。
本实施例中，热电阻传感器-引线-测温装置之间采用的连线方式不同，分为二线制、三线制、四线制，本发明对三种引线方式均可适用，并清楚的做出引线标识，方便用户进行选择。
一般测温仪采用恒流源的方式进行测温，测温传感器模拟器中将可调电阻器串联了固定阻值的电阻器，对测温仪进行短路保护。同样的，保护电阻器的温度电阻系数小于0.6×10-3/℃，因此在室内正常测试环境温度变化±1℃的条件下，可以忽略其误差。
本实施例测温传感器模拟器包括可调电阻器、保护电阻、连接器X1和两个测试点组成，连接方式为：
所述可调电阻器一端3与保护电阻连接，可调端引出两根引线连接到连接器X1第3、第4管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻一端与可调电阻器一端3连接，另一端引出两根引线连接到连接器X1第1、第2管脚上、测试点T1上；
所述连接器X1的第1、第2管脚与保护电阻一端相连，连接器X1的第3、第4管脚与可调电阻可调端相连；
所述测试点T1与保护电阻一端相连；
所述测试点T2与可调电阻器可调端相连。
本发明的测温传感器模拟器各部分主要功能如下：
所述可调电阻器用于模拟热电阻传感器，其温度电阻系数非常小，可以模拟测温传感器的恒温环境，调整其阻值可以模拟测温传感器不同温度环境下的输出；可调电阻器阻值的选取为：大于2倍的热电阻传感器的标准阻值。
所述保护电阻用于防止当可调电阻器调节接近至0Ω附近时，电路相当于短路引起测温仪损坏。增加保护电阻后，在可调电阻器调至0Ω时，测温装置的测试回路上仍然有负载，从而对测温装置起到保护作用。保护电阻阻值的选取为热电阻传感器的标准阻值的80％。
所述引线用于满足不同测温装置连线方式的需要。
所述两个测试点用于监测当前测温装置的负载电阻，即可调电阻器和保护电阻的串联阻值。
本测量方法测量的对象为测温仪中连接引线、测温装置的误差。
1、测量测温装置的误差，如图1所示，将测温装置的连接引线断开，选择相应的接线方式(两线制接入线序1、2；三线制接入线序1、2、3；四线制接入线序1、2、3、4)接入测温传感器模拟器，测温传感器模拟器的测试点T1、T2分别连接万用表的两端，对测温传感器模拟器的阻值进行实时监控。根据不同系统的需要，可采集不同测试范围的测试数据，万用表的数据作为电阻标准值Q标准1，计算机采集到测温装置的数据为测量值Q测量1，将测量值与标准值相减即为测量装置的误差，即测量装置误差Δ1＝Q测量1-Q标准1。
2、测量连接引线的的相对误差，如图1所示，将连接引线与测温传感器断开，选择相应的接线方式(两线制接入线序1、2；三线制接入线序1、2、3；四线制接入线序1、2、3、4)接入测温传感器模拟器，测温传感器模拟器的测试点T1、T2分别连接万用表的两端，对测温传感器模拟器的阻值进行实时监控。万用表的数据作为电阻标准值，计算机采集到测温仪的数据为测量值，根据不同系统的需要，可采集不同测试范围的测试数据。万用表的数据作为电阻标准值Q标准2，计算机采集到测温装置的数据为测量值Q测量2，将测量值与标准值相减即为测量装置和引线的误差和，即测量装置误差Δ1+引线误差Δ2＝Q测量2-Q标准2，故引线引线误差Δ2＝(Q测量2-Q标准2)-(Q测量1-Q标准1)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种热电阻测温仪的误差测量方法，所述热电阻测温仪包括：热电阻传感器、引线、测温装置和计算机，引线连接热电阻传感器和测温装置，测温装置将测得数据传输至计算机；其特征在于，利用测温传感器模拟器替代热电阻传感器，通过改变测温传感器模拟器中可调电阻器的阻值来模拟热电阻传感器的变化；测温传感器模拟器连接测温装置，万用表连接测温传感器模拟器，测量测温装置的误差；测温传感器模拟器连接引线，万用表连接测温传感器模拟器，结合测温装置的误差，测得引线误差；
所述测温传感器模拟器包括串联的可调电阻器R1、保护电阻R2，可调电阻器R1、保护电阻R2分别连接连接器X1，可调电阻器R1的可调端上设置用于实时监测阻值的第二测试点T2，保护电阻R2一端设置用于实时监测阻值的第一测试点T1；
测量测温装置的误差的过程为：将测温装置的连接引线断开，接入测温传感器模拟器，测温传感器模拟器的第一测试点T1、第二测试点T2分别连接万用表的两端，对测温传感器模拟器的阻值进行实时监控；万用表的数据作为电阻标准值Q标准1，计算机采集到测温装置的数据为测量值Q测量1，将测量值与标准值相减即为测量装置的误差，即测量装置误差Δ1＝Q测量1-Q标准1；
测量连接引线的相对误差的过程为：将连接引线与热电阻传感器断开，接入测温传感器模拟器，测温传感器模拟器的第一测试点T1、第二测试点T2分别连接万用表的两端，对测温传感器模拟器的阻值进行实时监控；万用表的数据作为电阻标准值Q标准2，计算机采集到测温装置的数据为测量值Q测量2，将测量值与标准值相减即为测量装置和引线的误差和，即测量装置误差Δ1+引线误差Δ2＝Q测量2-Q标准2，故引线误差Δ2＝(Q测量2-Q标准2)-(Q测量1-Q标准1)。
2.如权利要求1所述的热电阻测温仪的误差测量方法，其特征在于，所述可调电阻器R1的可调端引出两根引线连接到连接器X1第3、第4管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端( 3) 连接，另一端引出两根引线连接到连接器X1第1、第2管脚上、第一测试点T1上；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
3.如权利要求1所述的热电阻测温仪的误差测量方法，其特征在于，所述可调电阻器R1的可调端引出一根引线连接到连接器X1第3管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端( 3) 连接，另一端引出一根引线连接到连接器X1第1管脚上、第一测试点T1上；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
4.如权利要求1所述的热电阻测温仪的误差测量方法，其特征在于，所述可调电阻器R1的可调端引出两根引线连接到连接器X1第3、第4管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端( 3) 连接，另一端引出一根引线连接到连接器X1第1管脚上、第一测试点T1上；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
5.如权利要求1所述的热电阻测温仪的误差测量方法，其特征在于，所述可调电阻器R1的可调端引出一根引线连接到连接器X1第3管脚上和第二测试点T2上；
所述保护电阻R2一端与可调电阻器R1一端( 3) 连接，另一端引出两根引线连接到连接器X1第1、第2管脚上、第一测试点T1上；
所述第一测试点T1与保护电阻R2一端相连；
所述第二测试点T2与可调电阻器R1可调端相连。
6.如权利要求1所述的热电阻测温仪的误差测量方法，其特征在于，所述可调电阻器R1的温度电阻系数小于0.6×10-3/℃。
7.如权利要求1所述的热电阻测温仪的误差测量方法，其特征在于，所述可调电阻器阻值的选取为：大于2倍的热电阻传感器的标称阻值；所述保护电阻阻值的选取为热电阻传感器的标称阻值的80％。
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