高精度温度测量
一种高精度温度测量电路设计
；
图 ２恒 流 源 驱 动 电路 图 ３信 号 放 大单 元
ｐ ｏｗｅ ｕｐ ｌ ｔ ｎ ｍａ ｅ ｈ ｔ ｈ ａ ｒ ｍ ｅ ｔｒ ｓ ｌ Ｓ ｒ ｌ ｖ ｎ ｒｓ ｐｙ．Ｉ ｃａ ｋ ｓ ｔ ａ ｅ ｍｅ ｓｕ ｅ ｔ ｎ ｅ ｕ ｔ ｉ ｅ ｅ ａ ｌ ｓ ｏｎｙ ｔ ｈ ａ ｉ ｕｍ ｅ ｉｔ ｃ ａｕｅ ｗｉ ｈ ｈ ｇ ｎ ｔ ｍｐｅ ａｔ ｒ ｌ ｏ ｔ ｅ ｐｌｔ ｎ ｒ ｓｓ ａｎ ｅ ｖ ｌ ｔ ｔ ｅ ｃ ａｎ ｅ ｅ ｈ ｒ ｕｅ ｂ ｔ ｉ ｉ ；ｒ ｌ ａ ｔｔ ｈ ｔ ｂｉ ｙ ｏ ｈ ｌｔ ｍ ｅ ｉ ｔ ｎ ｅ ｄ ｉｅ ｃ ・ ｕ ｔ Ｓ ｒｅｅｖ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ａ ｌ ｆｔ ｅ ｐａ ｉ ｉ ｔ ｎｕ ｒ ｓ ｓ ａ ｃ ｒ ｕｒ ｖ
提 高 了温 度检 测 的精 度 。 关 键 词 ： 电阻 ： 度 测 量 ： 度 铂 温 精 中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ３５ Ｐ ７ ． 文献 标 识 码 ：Ｂ 图 １ 测 温 电路 结 构 示意 图
Ａ ｉ ｈ・ ｒ ｃｓｏ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｅ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｈ ｇ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｅ ｅ ａ ｕｒ ａ ｕｒ ｍ ｎｔ ｃｒ ｕｉ ｓｇ ｉｃ ｔｄｅ ｉ ｎ
１ 引言
金属铂 电阻 为具有 高稳 定性 、 高精 度 、 响应 快 、 抗震 性 好及高性能价格 比等诸多优 点 ， 作为 测热 元件广 泛应用 于 放 生产 、 科研 等诸多行业 。ｌ 在化工行 业的温 差控 制系统 中， 也足 以铂 电 阻 作 为 温 度 传感 器 进 行 测 温 的 。 以 常 ＿ 的 Ｐ１０铂 电 ｆ ＝ ｛ ｊ ｔ Ｏ 阻为例 ， Ａ级铂 电阻 ＰｌＯ （ ℃时 的阻值 奋许 偏差 力 ± 其 ｔＯ Ａ Ｏ ０ ０ ｎ） 温 偏差 低 至 ±（ ．５＋ ．０ ｔ℃ 。 ：尽 管 镪 电 阻具 有 ６ 测 ０ １ ０ ０２ ） 。 很高的测温精度 ， 是往实 际应用 申， 为晤级 的信 号放 大＿ 『 日 因 ｝ ｊ 调 理 电 路 的影 响 ， 其测 温精 度 很 难 达 到 标称 精 度 针 对这 一情 况 ． 绍 ｒ一 种 以 Ｐ】０ 为 传 感 器 的 町满 足 介 ｔＯ Ａ 高精度测温要求 的实用 测温 电路 ． 刈其 ： 作 原理做 了详细说 ［ 明， 并给 出了利 用该 电路所测 得 的 一 些实 验数据 存该 硬件 电路 的 基础 上再 结 合 软 件 对 信 号 渊 理 电 路 所 产 生 的 偏筹 逃 ｛ 亍 补偿 ， 使得测温精度达 到 了 ±０ （ ℃ ， ．４ 并存 高精度 温差控制 系 ）
高精度测量实验技术使用教程
高精度测量实验技术使用教程在科学研究和工程应用中，精确测量是非常重要的。
高精度测量技术的运用可以有效地提高测量的可靠性和准确性。
本文将介绍一些常见的高精度测量实验技术的使用方法和注意事项，希望能对读者有所帮助。
一、概述高精度测量实验技术一般使用精密仪器和设备来进行测量。
这些仪器和设备包括测量仪、传感器、激光器等。
在进行测量之前，需要事先了解相关仪器和设备的原理和使用方法。
二、仪器和设备1.测量仪：高精度测量仪器是实验中最主要的工具。
常见的测量仪有数字万用表、示波器、频谱仪等。
在选择测量仪器时，需要根据实验的需求和精度要求来选择合适的仪器。
2.传感器：传感器是实验中常用的装置，用于将被测量的物理量转换为电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等。
在使用传感器时，需要注意校准和灵敏度等参数。
3.激光器：激光器在高精度测量实验中具有重要的作用。
激光器可以提供高度聚焦的光束，用于测量微小的物理量。
在使用激光器时，需要注意激光的功率、波长和稳定性等参数。
三、实验操作1.准备工作：在进行高精度测量实验之前，需要做好充分的准备工作。
首先要确保实验环境的稳定性和干净度，避免外部因素对测量结果的影响。
其次，要检查仪器和设备的工作状态，确保它们能正常进行测量。
2.测量步骤：在进行实验测量时，要按照一定的步骤进行操作。
首先要选择合适的测量仪器和传感器，并将其连接到被测量的物体上。
然后，根据实验要求设置相应的参数，如采样率、时间延迟等。
最后，将测量数据记录下来，进行后续数据处理和分析。
3.误差分析：高精度测量实验中，误差是不可避免的。
在进行实验之前，需要对可能的误差进行预估，并制定相应的措施进行补偿。
在实验过程中，要及时记录实验数据和观察结果，并进行误差分析和讨论。
四、实验注意事项1.定期校准：仪器和设备的校准是保持高精度测量的关键。
定期对仪器和设备进行校准，可以提高测量精度和准确性。
2.防止干扰：在实验中，需要注意避开可能产生干扰的因素。
高精度高温测温仪原理
高精度高温测温仪原理高精度高温测温仪原理一、引言高精度高温测温仪是一种专门用来测量高温场景下物体温度的仪器设备。
它可以广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业，用于监测和控制高温环境下的温度变化。
本文将介绍高精度高温测温仪的原理和工作机制。
二、高精度高温测温仪的原理高精度高温测温仪一般采用红外波长区域（3-5μm或8-14μm）的热辐射测温原理。
其根据物体的热辐射特性，通过探测器接收并转换被测物体发出的红外辐射能量，再利用电子元件进行运算处理，最终得出被测物体的表面温度。
高精度高温测温仪的工作原理主要包括以下几个方面：1. 热辐射特性：根据普朗克辐射定律，物体温度和发光能力呈正相关。
热辐射的能量主要与物体的表面温度有关，物体表面温度越高，热辐射的能量也就越大。
2. 探测器：高精度高温测温仪采用的探测器通常是红外探测器。
红外探测器能够将红外辐射能量转换为电信号，然后通过电子元件进行信号放大和处理。
3. 光学系统：光学系统主要由透镜、滤光片、准直反射镜等组成。
透镜用于聚焦红外辐射，滤光片通过选择性地透过或反射红外波长，准直反射镜用于对光束进行准直，使其在探测器上形成一个较小的点。
4. 数据处理：通过对探测器接收到的红外辐射能量进行运算和处理，可以得出被测物体的表面温度。
数据处理包括信号放大、滤波、放大和线性化等步骤。
三、高精度高温测温仪的工作机制高精度高温测温仪的工作机制主要包括传感器、信号处理和显示三个部分。
1. 传感器传感器是高精度高温测温仪的核心部件，用于接收被测物体发出的红外辐射能量。
传感器主要由红外探测器、滤光片和透镜组成。
红外探测器将红外辐射转换为电信号，滤光片通过选择性地透过或反射红外波长，透镜用于聚焦红外辐射。
传感器能将红外辐射能量转化为电信号后，传递给信号处理部分进行后续处理。
2. 信号处理信号处理部分主要包括信号放大、滤波、放大和线性化等步骤。
通过信号放大，可以增强传感器接收到的微弱信号，从而提高仪器的灵敏度。
高精度灵敏压强温度测量仪
口 丁 用 才
浙江 省 宁波市 镇海 中学 ３ １ ５ ２ ０ ０ 温 度计 因震 动 或使 用不 当等 原 因 ， 常 常 出 现
使感 温泡 能够 承受来 自内外 的作用 力 ， 不 会损 坏 。 但是 ， 此 时断 开 的液 柱则 因惯性 还会 向下 运动 ， 会
４ 制作 方 法
（ １ ） 气体 定律 实验 传 感装 置 （ 图１ ｂ ）
气压 传 感器 置 于 注 射 器 的底 部 ， 信 号 线从 注
传 感器 选择
ａ
射器 注射 孔 引 出并 用 胶 封 住 ， 注 射 器 中密 封住 适
量空 气 。 （ ２ ） 测量 液体 中的压 强传 感装 置 （ 图１ ｃ ） 将有机玻璃管 （ ￣８ ０ ｍｍ ×６ ０ ０ ｍ ｍ） 一 头 用 胶
器 内空气 的 温度 和 压 强 。可 进 行 玻 马定 律 、 查 理
本教 具采 用先 进 数 字 气 压 传感 器 ， 结合 单 片 机技 术 ， 使 中学 物 理 实 验 中对 气 体 和 液 体 的 压强
定律 、 盖． 吕萨 克定 律及 理想气 体定 律 的实验 。
测量 变得 容易 和精 确 。克服 了传 统实验 仪器 测量
固定于 小孔 处 ， 传 感 器 的感 应 面 朝 向管 内。将 有 机玻 璃 管安装 上 支架 和底 座 ， 水平 放置 。
（ ４ ） 快速 压 缩 空气 实验装 置 （ 图 １ ｅ ）
用极 细 的康 铜丝 和铜 丝制 作成 热 电偶作 为 灵 敏温 度传 感器 ， 将 其置 于注 射器 的底 部 ， 热 电偶 引 线从 注射 器 注射 孔 引 出并 用胶 封住 ， 注 射 器 中 密
如何提高温度测量的精度
如何提高温度测量的精度这篇文章首次发表在Sensor Review，国际级的工业传感器期刊。
Volume 21, No. 3 2001. 这篇文章也曾发表在德国（Elektronic杂志）和挪威（Elektronic Norden杂志）。
作者：Alan TongAlan Tong是Pico Technology Ltd 的技术领跑者，主要研究的领域是数据采集和温度测量。
摘要为了在精确测量上取得相对较低的价格，先进的温度测量技术已经催生了各种各样的传感器和测量仪器。
本篇文章回复原本地看看三种最流行的温度传感技术，接着给出了一些建议以避免经常进入损坏温度测量系统精度的误区。
介绍高精度的温度测量设备现在广泛存在，价格也比较合理，但是同时温度测量任务的简化也导致了很多用户在使用高精度传感器和测量设备犯了很多简单的错误而导致了相反的结果。
当人们有了一个测量温度的要求，很多人第一反应是要购买他们能购买得起的精度最高和价格最贵的传感器和测量设备。
作为制造商，我们当然拍手称好，因为我们可以获得更高的利润。
但是，不得不承认这是做精确测量的错误方式。
正确的测量举个例子，假如你想简单的测量房间的温度，精度要求达到1℃。
这里的问题是房间的温度不止一个而是多个不同的温度值。
图1展示了在Pico公司的仓库安装了三个不同的高度传感器来记录温度。
传感器的读数至少相差1℃以上，不管各自的传感器有多么精确，我们也绝不可能得到精度为1℃的测量值。
图1另一个看起来非常明显但又经常被忽略的点是你仅仅记录了传感器的温度。
任何传感器的温度和实际的温度值之间总会有一个直接的偏差。
打个比方，如果你夹了一个温度传感在水管上用来测量管内水流的温度，这显然是错误的。
图2温度的差异是由管的内外表面造成的，同时环境的空气温度和传感器周围的空气流动会造成更大的偏差。
但是，出于实用和/或安全的原因，你可能不得不要按下面的测量方式去做——这样通过热滞后包括传感器和附在传感器上的附件才会减少错误的发生。
高精度铂电阻温度测量新方法
本测 温 系 统 中 ， 片 机负 责 接 收上位 机 发送 的 单 各 种控制 命令 ， 根据 命 令 控制 采 集 电路 完 成 温度 测 量， 并将结 果送 回上位 机 。现 有 测量 仪 表使 用 的微 处理 器 大 多 是 ８位 和 １ ６位 ， 有 少数 采 用 ３ 也 ２位 。 出 于便携 性考虑 ， 微处 理器 的体积应 尽量小 ， 功耗应 尽量低 。实时性 和准确 性要求 微处 理器 的运 算速度 要 快 。 本 系 统 选 择 Ｓｌ ｏ ａ ｓ公 司 生 产 的 ｉｃ ｎ Ｌ ｂ ｉ Ｃ ０ １ ０ １微处理 器 ， 处 理 器 采 用 工 业 标 准 的 ８ ８ ５Ｆ ２ 该 位 核 心 ， 有 增 强 型 指 令 集 ， 高 达 ２ ＭＩ Ｓ 具 最 ０ Ｐ。 Ｃ ０ １ ０ １ 处理 器 的待 机 功耗 很 低 ， 准状 态 时 ８ ５Ｆ ２ 微 标 低 于 １ Ａ， 在唤 醒 模 式 下 的功 耗小 于 ２ Ａ； 持 Ｏ 支 Ｓ ＩＩ Ｐ 、Ｉ Ｃ及 Ｒ 一３ Ｓ２ ２等 串行 总线 ， 足本 系 统需 要 的 满 各种外 设 接 口。特别 适 合 需 高性 能 ， 功耗 与 多 种 低 封装选 择 以获得最 佳系 统成本 的应用 。
由式 （ ） 知 ， 果 Ｆ 、 和 ｋ 已 知 ， 能 求 出 １可 如 ０ｃ 就
换 时损失 的 电压 不能太 高 ， 否则 电路 无法 正常工作 。
本系统 选用 ＭＩ ２ １ Ｃ ２ １作为 电源转换 芯片 ， 芯片 能 该
铂 电阻 当前 的 Ｒ， 而 由阻值换算 出温 度值 。 继 然而， 上述方 法需 处理好 如下 问题 ： （）求取 ｋ较 繁 琐 ， 通 过 反 复实 验 才 能 确定 １ 需
８０ ９
压
电
pt100温度传感器 标准
PT100温度传感器标准
PT100温度传感器是一种高精度的温度检测器，被广泛应用于各种温度测量场景。
下面将从测量范围、精度、重复性和响应时间等方面介绍PT100温度传感器的标准。
1. 测量范围
PT100温度传感器的测量范围为-200℃至+850℃。
这意味着PT100可以测量从极低温度到极高温度范围内的温度值，具有较宽的测量范围。
2. 精度
PT100温度传感器的精度等级一般为A级和B级。
A级精度通常适用于高精度测量，其误差范围一般在±（0.15+0.002|t|）℃之间；B级精度通常适用于一般精度测量，其误差范围一般在±（0.30+0.005|t|）℃之间。
其中，|t|表示被测温度的绝对值。
3. 重复性
PT100温度传感器的重复性一般为0.25℃。
这意味着在相同的测量条件下，多次测量的结果之间的差异不会超过0.25℃。
这种高重复性使得PT100传感器在需要高精度测量的应用中具有优势。
4. 响应时间
PT100温度传感器的响应时间一般为≤75s，具体时间与测量条件有关。
在温度变化较快的环境中，PT100可以快速地响应温度变化；而在温度变化缓慢的环境中，其响应时间可能会稍长一些。
总结：
PT100温度传感器具有较宽的测量范围、高精度、高重复性和较快的响应时间等特点，使其成为一种优秀的温度检测器。
在各种温度测量场景中，可以根据实际需求选择合适的PT100传感器以满足精度和性能要求。
海尔高精度温度计与多功能测量仪说明书
Stick Type DMM and DMM/ThermometerL-17U Highly Accurate Thermometer with Type K Thermocouple (HHM63C/HHM63F/HHM63K)U DATA HOLD Function U Models with 0.1°, 1° Resolution U Auto-RangingU Stick-Type Easy-to-Hold DesignU Accuracy: Stated Accuracyat 23 ± 5°C < 75% RH U Battery Life: 200 Hours U Dimensions:170 H x 44 W x 40 mm D (6.7 x 1.8 x 1.6")U Weight: Approx. 150 g (5 oz)U Valox ® Housing to Withstand Accidental Drops U CE Marked HHM63Stick Type Multimeter 2500 count resolutionW/Microprocessor-Based DMMDCV Accuracy: 0.25%Resistance accuracy: 0.3%Backlit LCD display Frequency accuracy up to ± 0.05%Frequency resolution up to 0.001 HzHHM63C/HHM63F Multimeter Thermometer 2500 count resolutionW/microprocessor-based DMMDCV accuracy: 0.25%Resistance accuracy: 0.3%Backlit LCD display Frequency accuracy up to ± 0.05%Frequency resolution up to 0.001 Hz Type K inputTemp. accuracy ± 2%HHM64Stick Type Multimeter 3200 count resolution Analog bargraph function Backlit LCD display DCV accuracy: 0.25%HHM60 SeriesHHM60-TL spare test lead set for HHM60 Series.Comes complete with soft vinyl carrying case, four "AAA"alkaline batteries, set of safety test leads, Type K beaded wire thermocouple (temperature models only) and operator's manual.Accessories for Stick DMM's and ThermometersHHM64HHM63HHM63C/ HHM63FComes with beaded Type Extra SetAll models shown slightly smaller thanactual size.L-18HH63KF-MV/ HH63KC-MV Temperature TransducerComes with type K thermocouple,Green LED Power-on , Annunciator,Overload Protection;Accuracy: 0.3% rdg1 mV/deg analog output for temperature;Connects to any DMM for displayHH63K Stick Type Thermometer31⁄2 digits 2000 counts Reading of MAX, DATA HOLD, function overload protection 24 Vac/VdcAccuracy: up to ±0.3%°C/°F Switchable Comes with beaded type K thermocouple 0.1/1.0° ResolutionAll models come complete with soft vinyl carrying case, four "AAA" alkaline batteries, set of safety test leads, Type K beaded wire thermocouple (temperature models only) and operator's manual.Ordering Example: HH63K , stick thermometer with beaded wire thermocouple.Stick Type ThermometerHH63KStick Type Temperature Transducer and Thermometer Both models shown smaller than actual size.Stick Type Temperature Transducer † (no display)HH63KF-MV(°F measurement)HH63KC-MV (°C measurement)Temperature models include a free 1 m (40") type K insulated beaded wire thermocouple with subminiature connector and wire spool caddy (one per channel). Order a Spare!Model No. SC-GG-K-30-36ThermocoupleIncluded!。
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= ± 0. 031℃
( 18)
4 结束语
( 1) 本温度测量系统精度较高 , 可达到± 0. 031 ℃ 以上, 适用于各种温度精密测量的场合。 ( 2) 采用非线性补偿电路, 大大改善了温度—电压 的线性度, 补偿了传感器的非线性误差, 大大提高了整 个测量系统的精度。 ( 3) 采用响应时间很短的铂电阻测温传感器 , 并使 用精度较高的 A / D 转换器, 通过单片机对数据进行处 理 , 使测量电路具有良好的动态响应特性, 从而使温度 测量具有良好的实时性。
2
U 3 = ± 0. 024℃ 则总误差 U 为: U = ± = ± U1 + U2 + U3 0. 022 + 0. 00052 + 0. 0242
2 2 2
( 17)
3 误差分析
测温 误差大致 包括仪器 标定误差、 A / D 转换 误 差、 非线性补偿后的残余误差等 , 下面进行逐项计算。 3. 1 标定误差 这 里我们采 用二等铂 电阻标定 , 标定 误差为 ± 0. 02℃ , 若标定误差为 U 1, 则: U 1 = ± 0. 02℃ 3. 2 A / D 转换误差 A/ D 转换误差主要来源于分辨率的误差 , 该 A / D 转换器 的分辨率误差 为± 0. 5L SB, 当温 度达到 40 ℃ 时 , 对应的 A / D 转换器的电压输出为 2V , 则 A / D 转 换误差 U 2为 : 2 0. 0001 U 2 = 40 × 0. 5 × 1. 9999 ≈ 0. 0005 ℃ 3. 3 非线性补偿后的残余误差 通过分析计算 , 非线性补偿后的残余误差 U 3 为: ( 16) ( 15)
Temperature Measurement with High Accureacy
Xu Di ngj ie Wang Wuyi H ar bin U niversit y of P olyt echnolog y, Harbin 150001 Wang Xi aoxia Jiam ushi Universit y , Jiam ushi Helongjiang 154007 Abstract : It is int ruduced in this paper the temperature sensor t aking t he A classe industr al f ilm pt-100 as t em perat ure sensing el em ent . T he nonl inearity of t he senso r is improved w it h t he hardware circuit . T he m easur ed dat a ar e pro cessed using a singl e chip micro com puter . T he accuracy eraluat io n of t he temperature m easur em ent is given in t his paper . Key Words: T em perat ure Sensing Elem ent , Senso r, Nonlinearit y
( 下转第 40页 )
40
Hale Waihona Puke 仪表技术与传感器1999年
± 5pF , 灵 敏 度 为 0. 1 ～ 0. 15pF / % RH 。 取 C M max = 63pF , 16 位分辨 率, 时钟 频率 20MHz , V H = 5V , V T = 3V, C C = 51pF , R = 10M , 则灵敏度 K = 2. 55 ～ 3. 83 个数/ % RH 。
用软件仿真技术实现 , 图中 M AX485 为 RS485通讯接 口。 图中 P IC 16C 54单片机选用的是20MHz 时钟频率 , 若测量精度足够, 也可选用 4MHz 。
4 电路原理图
传感器电路原理图如图 2所示, 图中93C46为串
5 电路性能
软件校准技术可以消除一阶误差 ( 偏移量、 增益、 电容 C 的不精确、 电源电压波动, 温度等影响 ) , 当然 电阻 R C 和电容 C C 要 保证高精 度。 为了 降低测量 误 差 , 电阻 R C 和电容 CC 应选择低漂移的, 并将其数值 保存在程序中。 影响测量精度的主要的误差源是 : I/ O 脚的漏电流, 输入门槛电压的不确定性和时间测量的 不准确性( ± 1个指令周期时间) 。 如果采取实际标定方 法 , 用标定结果修正上述误差源 , 测量精度将会更高。
Rt
若想使输出信号为线性 , 则应该有: V 40℃ - V 20℃ = V 20℃ - V 0℃ 把式( 4) 代入式( 5) 得: R ( 40℃ ) R ( 20 ℃) VR VR R1 R1 = R ( 40 ℃) R ( 20℃) 1 1 RL RL
( 5)
图 3 电压测量电路原理框图
参 考 文 献
1 李东 星、 陈小牧、 周立功 . PIC 16C 5X 系列单 片机应用设计 . 北京 : 电 子工业出版社 , 1996 图 2 传感器电路原理图 2 李东星、 林培 灿、 陈小牧 . PIC16CX X 系列单 片机应用 设计 . 高 奇电 子科技有限公司 , 1996
行 E P ROM , 用于存贮传感器参数及传感器节点地址 等信息。 由于 P IC 16C 54内部不含有通讯模块, 故需采 ( 上接第 29页 ) 通过显示器显示出来, 从而完成对温度的精密测量。 单 片机功能强大 , 数据处理速度快 , 满足了温度的快速实 时测量 , 使不断变化的温度值将实时地被显示出来。
收稿日期 : 1998- 12- 04 图 1 温度传感器外形图
周边用一钢丝通过环氧胶固定 , 这样既可保证铂电阻 应有的响应时间 , 同时又可以保护传感器的引线不被 折断。 当铂电阻与工件接触后, 铂电阻的阻值随温度的
第3 期 变化而变化, 其变化的阻值信号由引线引出。 2. 2 温度转换电路
元器件与应用 VR R ( 20℃ ) V R R ( 0℃ ) R1 R1 - R ( 0℃) R ( 20 ℃) - 1 - 1 RL RL
由式( 1) 可解得: 当 t = 0℃时 , R ( 0 ℃) = 1000 当 t = 20℃时, R ( 20℃ ) = 1077. 9 当 t = 40℃时, R ( 40℃ ) = 1155. 4 把式( 7) 、 ( 8) 、 ( 9) 代入式( 6) 可解得: R L = 31. 2k 把式( 10) 代入式( 4) 得 : Rt 25k V0 = Rt 131. 2k 把式( 1) 代入式( 11) 得 : 2. 5V V0 = 3. 12R 0 ( 1 + A t + Bt2 ) 2 31. 2 - R 0 ( 1 + A t + Bt ) 3. 12B 2 31. 2 - R 0 ( 1 + A t + B t ) ( 11) ( 10) ( 7) ( 8) ( 9)
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仪表技术与传感器
1999年
高精度温度测量
徐定杰 王武义 哈尔滨工业大学 哈尔滨市 150001 王晓霞 佳木斯大学工学院 黑龙江省佳木斯市 154007 【 摘要】 介绍了由 A 级薄膜工业铂电阻 P t 100作为温敏元件所构成的温度传感器, 并通过硬件 电路对传感器的非线性进行改善, 采用单片机对测量数据进行处理, 给出了温度测量的精度估计。 关键词 : 温敏元件 传感器 非线性
参 考 文 献
1 DA . J ackson. T emperatu re Seneors . M eas. Sci . T echnol. 1994. 2 潘圣铭 . 温度计量 . 北京 : 中国计量出版社 , 1988.
工业铂电阻 Pt 100。 这种铂电阻具有体积小、 精度高、 响应速度快等特点 , 非常适用于高精度温度测量场合。 我们利用 A 级薄膜工业铂电阻 Pt 100 作为温敏元 件设计了温度传感器, 其外形如图1所示, 铂电阻的
2 测量原理
2. 1 传感器 由于大型工件精密几何测量系统中, 温度的变化 范围是比较小的 , 基本是在室温下进行。 所以 , 传感器 的温度范围若能覆盖0 ～40 ℃即可满足要求。 在这样的 温度范围内, 一般热敏电阻都能满足要求, 但为了达到 较高的精度和较小的响应时间 , 我们选用了 A 级薄膜
( 12)
则二次方项的系数为: B′ = ( 13)
图 2 温度转换电路
铂电阻的温度特性 曲线在 0 ～ 850 ℃之间为抛 物 线 , 方程式如下: R t = R 0( 1 + A t + B t 2 ) 式中 A = 3. 90802× 10 / ℃ - 7 B = - 5. 802× 10 / ℃ R t ——温度为 t 时铂电阻的电阻值 R 0 ——温度为 0℃时铂电阻的电阻值 由图2中的 A 1放大电路可得: VR V V0 = - ( + ) R1 RL 又 V = - V0 Rt 故 V0 = V 0 - VR RL Rt VR R1 V0 = Rt - 1 RL ( 2) ( 3) Rt R1 ( 4)
1 引言
在大型工件精密几何尺寸测量时, 整个系统处于 一个变化的温度场内 , 被测工件的尺寸随温度的变化 而变化。 若想测得准确的几何尺寸, 必须知道环境温度 的准确值 , 以便对测量的结果进行准确修正或为测量 提供准确稳定的温度环境。 所以 , 环境温度或工件温度 的测量准确与否将直接影响大型工件几何尺寸的测量 精度 , 这时 , 温度的高精度测量将起着非常关 键的作 用。
- 3
( 1)
由于 0℃≤ t≤ 40℃ 3. 12B 故 B ′≤ 31. 2- R ( 40℃ ) 3. 12B = 31. 2- 1× 1. 1554 = 0. 104B ( 14) 从式( 14) 可以看出 , 改善后非线性大大降低 , 二次 项的系数约为原系数的 0. 1 倍, 在温度为 0～ 40℃之间 基本上呈现出良好的线性关系。 2. 3 电压测量原理 温度信号经电压转换电路转换成电压信号后输入 到 A / D 转换器 , 其原理框图如图 3 所示。 A/ D 转换器 采用4 位半的 A / D 转换器, 精度可达0. 0001V , 转换的 结果输入到单片机 , 经单片机数据处理后, 把温度值