温度检测研究及系统硬件电路设计

《温度检测研究及系统硬件电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三章温度检测研宄及系统硬件电路设计3.1温度检测原理3.1.1PT100热电阻物理特性根据相关的技术准则，在0-850°C内PT100铂热电阻的温度-电阻关系为：式中：/?一温度为0°C时铂电阻相对的电阻值，单位/?,一温度为fC时铂电阻相对的电阻值，单位D。其中常数A、B为A=3.9083X107°C;B=-5.775X107rCC291o由于公式中存在非线性项Bt2,所以K函数的图像应该为一段开口向下的抛物线。考虑到本设计中热计S:系统所使用的环境温度ost$io(rc,从而得出ptioo在o—ioo°c范围內的电阻-温度变

2、化曲线如图3-1所示。由图3-1可以得出铂热电阻在0-100°C内，函数Rt的变化接近于一•条直线。图3-1PT100在0-10CTC的温度-电阻変化趋势经理论计算，PT100在0—100'C的非线性误差最大时仅为0.12%,具有非常小的非线性，所以进行0-100°C范围内温度测量时，通过线性拟合后对其按线性处理。经过分析计算得出PT100在0—100°C的线性方程为：由公式(3-2)看出，在0-100°C范围闪，温度每升高1°C，PT100的电阻值增加0.386Q3.1.2热电阻测温原理根据选用的热电阻温度传感器的特性，只需要测

3、得在不同温度下热电阻的阻伉就可以求得被测介质的温度值。其实，温度测铽的首要任务是设计出一种能够检测出热电阻在不同温度情况屮电阻值的方法。接下来就经过对照分析现存的热电阻值测量方法，并且以这些方法为基础来设计岀一种精确度更高的温度检测方法，主要被使用的热电阻温度检测方式有电桥式与恒流源式。第三章温度检测研宄及系统硬件电路设计3.1温度检测原理3.1.1PT100热电阻物理特性根据相关的技术准则，在0-850°C内PT100铂热电阻的温度-电阻关系为：式中：/?一温度为0°C时铂电阻相对的电阻值，单位/?,一温度为fC时铂电阻相对的电

4、阻值，单位D。其中常数A、B为A=3.9083X107°C;B=-5.775X107rCC291o由于公式中存在非线性项Bt2,所以K函数的图像应该为一段开口向下的抛物线。考虑到本设计中热计S:系统所使用的环境温度ost$io(rc,从而得出ptioo在o—ioo°c范围內的电阻-温度变化曲线如图3-1所示。由图3-1可以得出铂热电阻在0-100°C内，函数Rt的变化接近于一•条直线。图3-1PT100在0-10CTC的温度-电阻変化趋势经理论计算，PT100在0—100'C的非线性误差最大时仅为0.12%,具有非常小的非线性，所

5、以进行0-100°C范围内温度测量时，通过线性拟合后对其按线性处理。经过分析计算得出PT100在0—100°C的线性方程为：由公式(3-2)看出，在0-100°C范围闪，温度每升高1°C，PT100的电阻值增加0.386Q3.1.2热电阻测温原理根据选用的热电阻温度传感器的特性，只需要测得在不同温度下热电阻的阻伉就可以求得被测介质的温度值。其实，温度测铽的首要任务是设计出一种能够检测出热电阻在不同温度情况屮电阻值的方法。接下来就经过对照分析现存的热电阻值测量方法，并且以这些方法为基础来设计岀一种精确度更高的温度检测方法，主要被使用

6、的热电阻温度检测方式有电桥式与恒流源式。(一)热电阻电桥式测温方法常用的电桥式热电阻测温方法有两种:一种是两线制电桥电路，另一种为三线制电桥电路［30j。这两种温度检测电路原理分别如图3-2和图3-3所示。图3-2二线制桥式电路原理图3-2所示的二线制桥式电路中，热电阻Rt通过两条引线与电桥连接，引线的电阻值为r,由欧姆定律可得：由于导线阻值远小于电桥电阻R,因此我们可以认为I:。所以温度为0°C时Rt=Rr,由公式(3-5)得出输出电压％二/,］，，引起了桥路的不平衡及测量误差。另外电桥臂rtlPTlOO的两引线阻值r与其本身电

7、阻一起组成，这样就导致引线电阻rrtl于环境温度的变化而引起的电阻变化似2Ar与巾待测介质温度变化而］I起的PT100阻值Rt的变化量ARt—起变成有效位被作为检测信号，因此这样对温度测量精确度造成了很大的干扰。图3-3三线制桥式电路原理图阉3-3所示的三线制桥式温度检测电路屮，PTlOOrfl三条导线引出再与电桥进行连接，将其屮的一条引线置于电源电路屮，在这样的情况下导线电阻r上发生的微小压降不会影响电桥的平衡，由欧姆定律得：由公式(3-8)可得，当Rt=Rr时，输出电压Vo=0此时电桥保持平衡，这样在应用时就减小了测量误差。因

8、此，三线桥电路能避免导线电阻造成的影响，所以测量的精确度要远高于两线制，广泛的被应用于日常生活中。并且，在导线过长以及进行窄范围温度检测时，应该采用采用三线制测呈电路，尤其在导线途中温度变化较大时这种测温方式的使用就更为重要。(二)热电阻恒流源式测