CN204630676U - 一种宽量程高精度的铂电阻温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于工业生产过程检测领域，具体涉及一种宽量程高精度的铂电阻温度测量装置。测量装置由恒流源驱动电路、串联标准电阻、反馈电阻及切换装置、仪用放大电路和A/D采样电路构成；恒流源驱动电路以LM134作为恒流源的核心器件；串联标准电阻是精度为0.01％的250Ω线绕电阻；三个反馈电阻的切换由信号继电器完成；采用二个INA114作为铂电阻和标准电阻电压降的信号放大电路的核心器件；A/D采样电路用TI公司的24位AD转换器ADS1247；切换装置包括继电器、继电器驱动器、控制器MCU、键盘、显示器。本实用新型装置可用于高精度温度测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业生产过程检测领域，特别是涉及一种宽量程高精度的Pt100铂电阻温度测量装置。
背景技术
温度是工业生产过程中非常重要的测量参数，温度测量和控制的准确性直接影响产品生产和产品质量。随着测量技术的发展，对温度测量精度的要求也越来越高。铂电阻温度传感器因具有精度高、线性度好、响应速度快等诸多优点，被作为工业精密测量系统中广泛使用的理想测温元件。
-30-300℃是科学研究和工业生产最常用的温度范围，随着科学研究和工业生产对温度测量精度和分辨率要求的提高，具有高分辨率、高精度的温度测量方法的研究、相关高分辨率、高精度测温仪器的研发已收到广泛的关注。标准铂电阻温度计作为1990年国际温标(ITS－90)规定的内插测温仪器，是-30-300℃温度段内测温准确度最高的测温仪器。铂电阻作为温度敏感元件，是铂电阻温度计的核心部件。Pt100铂电阻作为精密测温常用的传感器具有性能稳定、重复性好、误差小等优点。将铂电阻随温度变化而产生的阻值变化转换为可被进一步处理的电压信号的方法通常由两种：电桥法和恒流源法。电桥法固有的非线性会在测温系统中引入系统误差；恒流源法具有很好的线性度并且结构简单，但是，由于恒流源的稳定性问题，会引入随机误差。本实用新型采用比例测量原理消除恒流源稳定性造成的随机误差，采用分段测量的方法在-30-300℃范围内进行高精度测量。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种宽量程高精度的铂电阻温度测量装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
测量装置由恒流源驱动电路、串联标准电阻、反馈电阻及切换装置、仪用放大电路和A/D采样电路构成。恒流源驱动电路产生的恒流源流过串联的铂电阻和标准电阻产生二个电压，经仪用放大电路放大后的电压差供A/D采样电路进行采样。
(1)恒流源驱动电路
以LM134作为恒流源的核心器件，分别设置三个不同阻值的反馈电阻(分别为4.99K、6.99K、10K)使其能够输出0.5mA，0.7mA，1mA三种恒流。恒流源是铂电阻测温电路中的关键模块，其功能是将铂电阻温度传感器感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号。
(2)串联标准电阻
标准电阻是精度为0.01％的250Ω线绕电阻，其温度稳定性为5ppm/℃。
(3)反馈电阻及切换装置
切换装置包括继电器、继电器驱动器、控制器MCU、键盘、显示器，三个不同阻值的反馈电阻的切换由信号继电器完成。信号继电器由控制器MCU通过继电器驱动器进行控制。-30-80℃范围采用1mA的测试电流、80-190℃范围采用0.7mA测试电流、190-300℃范围采用0.5mA的测试电流。
(4)仪用放大电路
采用二个INA114作为铂电阻和标准电阻的信号放大电路的核心器件。对铂电阻的电压降放大100倍，对标准电阻的电压降放大40倍。
(5)A/D采样电路
用TI公司的24位AD转换器ADS1247对INA114的输出电压进行模数转换。ADS1247的输入范围是0-5V，那么，在理论上，在-30-80℃范围内的温度分辨率可达到0.001℃。
工作过程是：控制器MCU根据键盘的输入信息，发起一次温度测量。MCU首先控制信号继电器，使LM134输出1mA的电流；然后，采集铂电阻对应的INA114的输出信号电压，如果达到5V，则驱动继电器切换LM134的反馈电阻，直到铂电阻对应的INA114的输出电压低于5V；进而同时采集铂电阻和标准电阻对应的INA114的输出的电压信号。该装置的测量精度可达到0.03℃，最大的温度分辨率为0.003℃。
本实用新型的有益技术效果是：温度测量装置具有量程宽、精度高特点，不但可以用于工业生产和科学研究过程中的高精度温度测量，也可作为计量标准。
附图说明
图1是宽量程高精度温度测量装置。
图2是比例测量原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型装置的具体实施方式做进一步说明。
恒流源输出电流的不稳定是造成基于恒流源的铂电阻温度测量误差的主要来源，采用比例测量的方法来消除恒流源电流强度的波动。其原理如图2所示：将Pt100与高精度标准电阻串联。设某一时刻，恒流源输出的电流强度为Ia，那么，在Pt100上形成铂电阻电压降Up＝Rp*Ia，在标准电阻上形成标准电阻电压降Us＝Rs*Ia，同时采集铂电阻和标准电阻的电压降，并将电压降比值进行相除操作，则比值就可以消除电流源不 稳定造成的随机误差。
根据比例测量和分段测量的原理，设计了宽量程高精度的铂电阻温度测量装置，其结构及主要元器件型号如图1所示。铂电阻为四线制A级Pt100。以LM134作为恒流源的核心器件，分别设置三个不同阻值的反馈电阻使其能够输出0.5mA，0.7mA,1mA三种恒流。电阻的切换由信号继电器完成，信号继电器由MCU通过继电器驱动器进行控制。-30-80℃范围采用1mA的测试电流、80-190℃范围采用0.7mA测试电流、190-300℃范围采用0.5mA的测试电流。标准电阻是精度为0.01％的线绕电阻，其温度稳定性为5ppm/℃。
采用INA114作为铂电阻和标准电阻的信号放大电路的核心器件。对铂电阻的电压降放大100倍，对标准电阻的电压降放大40倍。以-30-80℃为例，当采用1mA测试电流时，铂电阻两端的电压降范围为88.22-130.9mV,放大100倍后，电压范围为8.822-13.09V。在INA114的REF端，输入-8.192V的电压，则INA114的输出电压范围为0.63-4.898V。
用TI公司的24位AD转换器ADS1247对INA114的输出电压进行模数转换。ADS1247的输入范围是0-5V，那么，在理论上，在-30-80℃范围内的温度分辨率可达到0.001℃。但是，由于ADS1247的稳定性和误差问题，实际的分辨率会低于理论分辨率。通过在分辨率为0.001℃、精度为0.01℃的低温和恒温油槽实验，该装置的测量精度可达到0.03℃，最大的温度分辨率为0.003℃。
本实用新型提供了一种宽量程高精度温度测量装置，不但可以用于工业生产和科学研究过程中的高精度温度测量，也可作为计量标准。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种宽量程高精度的铂电阻温度测量装置，其特征在于，测量装置由恒流源驱动电路、串联标准电阻、反馈电阻及切换装置、仪用放大电路和A/D采样电路构成；恒流源驱动电路产生的恒流源流过串联的铂电阻和标准电阻产生二个电压，经仪用放大电路放大后的电压差供A/D采样电路进行采样；恒流源驱动电路以LM134作为恒流源的核心器件，分别设置三个不同阻值的反馈电阻使其能够输出0.5mA，0.7mA，1mA三种恒流；串联标准电阻是精度为0.01％的250Ω线绕电阻，其温度稳定性为5ppm/℃；切换装置包括继电器、继电器驱动器、控制器MCU、键盘、显示器；三个反馈电阻的切换由信号继电器完成，信号继电器由控制器MCU通过继电器驱动器进行控制；采用二个INA114作为铂电阻电压降和标准电阻电压降的信号放大电路的核心器件，对铂电阻的电压降放大100倍，对标准电阻的电压降放大40倍；A/D采样电路用TI公司的24位AD转换器ADS1247对INA114的输出电压进行模数转换。
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Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN105823570A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-08-03 | 淄博飞雁先行测控技术有限公司 | 一种高精度数字温度计及温度计算方法 |
| CN106092363A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-09 | 北京交通大学 | 一种基于Pt100的温度传感器电路及其测温方法 |
| CN108458805A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-28 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种提高电阻型温度传感器测量精度的方法 |
| CN109804230A (zh) * | 2017-04-13 | 2019-05-24 | 富士电机株式会社 | 温度检测装置以及具备其的功率转换装置 |
| CN109975616A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-07-05 | 浙江机电职业技术学院 | 一种宽量程高精度电阻测试仪 |
| CN110044508A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-23 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电磁加热系统及其测温方法、装置 |
| CN110220606A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-10 | 宁波华仪宁创智能科技有限公司 | 具有校准功能的测温装置及方法 |
| CN112304465A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-02 | 武汉智能装备工业技术研究院有限公司 | 一种多通道并行式温度测量装置 |
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105823570A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-08-03 | 淄博飞雁先行测控技术有限公司 | 一种高精度数字温度计及温度计算方法 |
| CN106092363A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-09 | 北京交通大学 | 一种基于Pt100的温度传感器电路及其测温方法 |
| CN106092363B (zh) * | 2016-07-27 | 2018-09-11 | 北京交通大学 | 一种基于Pt100的温度传感器电路及其测温方法 |
| CN109804230A (zh) * | 2017-04-13 | 2019-05-24 | 富士电机株式会社 | 温度检测装置以及具备其的功率转换装置 |
| CN110044508A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-23 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电磁加热系统及其测温方法、装置 |
| CN110044508B (zh) * | 2018-01-15 | 2021-02-26 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电磁加热系统及其测温方法、装置 |
| CN108458805A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-28 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种提高电阻型温度传感器测量精度的方法 |
| CN109975616A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-07-05 | 浙江机电职业技术学院 | 一种宽量程高精度电阻测试仪 |
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| CN110220606A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-10 | 宁波华仪宁创智能科技有限公司 | 具有校准功能的测温装置及方法 |
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