基于自校正技術的熱電阻精密測溫裝置

摘 要：給出一種溫度測量裝置，提出了一種基于自校正思想設計的三電阻測量法，通過比較三組測量信號的相對大小求得熱電阻的阻值。該方法的優點是可以抵消測量電路中的漂移影響，從而保證在較惡劣的外界環境下能取得較高精度的測量結果。實測數據驗證了該測量方法的效果，利用分段線性擬合的方法，通過熱電阻的測量值，求出所測的環境溫度，測量的準確度優于±0.2 ℃。該方案已在實際應用中得到驗證。

關鍵詞：溫度測量；熱電阻；自校正；線性擬合

Thermal-resistor Precision Temperature Measuring Device

Based on Self-correcting Technology

LI Guangming，YANG Jie，YANG Lei

(Dongguan University of Technology，Dongguan，523808，China)

Abstract：The paper introduces a thermal resistor temperature measuring device.Three-resistance measurement is introduced based on the idea of self-correcting.Through comparing three groups of the relatively signal values，the resistance value of the thermal resistance is obtained.Compensating the drift in the measurement circuit is the advantage of this method，which ensures the high precision results obtained under the bad external environment.A set of experimental data has confirmed the effect of this measuring technique.Using the partition linear fitting method，together with the thermal resistance observed value，extracted the ambient temperature，the error is less than ±0.2 ℃.The method mentioned above has been tested in practical application.

Keywords：temperature measuring;thermal resistor;self-correcting;linear-fitting

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1 引 言

在工業生產和科學研究的溫度測量中，熱電阻是使用的最廣泛的測溫儀表之一，測量范圍大、性能穩定、安裝使用方便是熱電阻的主要特點，但熱電阻輸出與溫度之間的非線性特性也給其應用于精確測量帶來諸多不便，雖采用了一些線性化方法，如用正反饋法改善非線性等，但測量誤差仍然較大。

在實際應用時，常采用精度高、穩定性好、回差和重復性誤差都很小的PT100鉑電阻傳感器為測溫元件^［1］，測量中通過施加恒定的電流將電阻值變為電壓進行測量。然而，測量誤差還必須考慮其他環節的影響，如測溫元件的長引線電阻^［2，3］變化對恒流源的影響；放大及信號調理電路中，運算放大器的失調電壓、放大倍數以及零點電壓的漂移；后級的AD轉換器的漂移等以及電源電壓的變化等^［4］。最終對恒流源的要求將會更加苛刻。只有全部使用精度很高、溫漂極小的元件，才有可能滿足系統的測量精度要求，這在工程上實現起來有一定的難度。

本文提出了一種基于自校正思想設計的測溫方法，配合簡化了的數據處理，能有效地克服長期野外環境所造成的漂移等影響，取得了較好的測溫效果。

2 測量原理

設計的測溫方案如圖1所示。在電路漂移同樣存在的情況下，利用其變化緩慢的特點，通過信號比較法抵消漂移的影響。

圖1中恒流源同時向三個串聯電阻供電，除PT100測溫電阻外，另兩個為已知的標準電阻；三個電阻上的信號電壓通過模擬開關的切換，分時送給同一個放大調理電路，后者將三路信號處理后輸送至A/D轉換器及微控制器。