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1、第21卷第3期仪器仪表学报2000年6月3铂电阻测温系统温度补偿方法陆阳韩江洪魏臻张维勇(合肥工业大学计算机与信息系合肥230009)摘要本文通过对铂电阻测温系统的研究,提出一种通过软件实现的,利用两个非精确恒定温度环境进行标定的温度补偿算法,这种算法使补偿后的精度等级达到011%FS。本文给出的分析方法和措施,对其它受温度漂移影响的系统也有借鉴意义。关键词温漂软件补偿标定铂100TemperatureCompensationApproachofPtResistanceTemperatureMeasurementSystemLuYangHan
2、JianghongWeiZhenZhangWeiyong(DepartmentofComputerandInformationHefeiUniversityofTechnologyHefei230009P.R.C.)AbstractThispaperpresentsasoftwarealgorithmoftemperaturecompensationbystudyingaRTDtempera2turemeasurementsystem.Bythiscompensationalgorithmletthecalibrationmaybedonei
3、ntwotemperatureen2vironments,whichdon'tneedhighprecisionbutneedstability.Usingthisalgorithminpracticalmeasurement,theprecisiondegreecanarrive0.1%FS.Theprinciplesdiscussedinthispapercanbealsoappliedinothermea2surementsystemswhichareaffectedbytemperaturedrift.KeywordsTemperat
4、uredriftSoftwarecompensationCalibrationPt100等部分组成,其电路结构如图1所示。为消除电源电压1引言对测量结果的影响,电桥供电电压与AöD参考电压取相同,其中AöD为双通道输入,AD590是常规的环境铂电阻是常用的温度传感器之一,在精密测量系温度传感器。AöD的结果由后级CPU读入,进行软件统中,电阻信号常通过电桥电路转换为电压信号,再经处理。放大处理及AöD转换。由于环境温度对电阻和放大器性能的影响,致使整个系统在环境温度变化较大时产生较大的误差,因此在高准确度测量中,寻找好的温度补偿方法就显得十分
5、重要。本文设计的铂电阻测温系统中采用了一种温度补偿方法,它通过非精确恒温环境进行标定,然后将标定结果存入非易失性存储器,实际测量时根据这些标定参数及补偿算法,由软件进行补偿,取得了很好的温度补偿效果。图1铂电阻测温系统电路结构2影响温度漂移的主因素211铂电阻测温电桥温度漂移普通电阻的标称值是在环境温度为25℃时的值,铂电阻测温系统由电桥、前置放大器和AöD转换随着环境温度T的变化,电阻的实际阻值在变化,其关系式为R=R0[1+A(T-25)],式中R0是电阻标称3本文于1999年2月收到。值,A是电阻温度系数,T是环境温度。选择电桥中铂25
6、6仪器仪表学报第21卷电阻的配接电阻R1、R2、R3,使它们的温度系数均为A关系。(这一点实际中可以或近似达到),则:R1=R10[1+A(T-25)]3温度漂移补偿探讨R2=R20[1+A(T-25)]R3=R30[1+A(T-25)]对于通过硬件电路补偿温漂影响的方法,在各种电桥输出:传感器中都有应用,主要是在前置放大器电路中加入〔1〕〔2〕R2R3相关补偿电路。另一类方法是将温度漂移曲线事U=(-)Uref〔3〕R1+R2R3+Rt先测出,然后再根据曲线用软硬件修正。本文提出的即有:方法是实时软件补偿,并且无需事先测定温度漂移曲R10+
7、R20-1](1)线。下面介绍这一补偿算法。Rt=R3[R20-(R10+R20)UöUref根据图1和(4)式,对于放大器和AöD转换部分,将(1)式用泰勒级数展开有:2若输入U2=0,R10(R10+R20)URt=R3[R+2(LJT+J0)N20R20Uref则:Du2=(5)3Uref(R10+R20)U2+23()+Rn]将式(5)代入式(4)得到:R20Uref-2D通常情况下,UöUref的数量级为10,此时Rn的U=(LKT+K0)U·NöUref+DU2数量级为10-6,当准确度要求011%FS时,可以忽略(DU-DU2)
8、Uref即:U=(6)(LKT+K0)NRn,所以:将式(6)代入式(2)得到:232R10(R10+R20)U2(R10+R20)U2Rt=R30[+2+32]R
