铂电阻测温电路的线性化设计方法_1

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果铂电阻测温电路的线性化设计方法摘要：介绍一种基于A/D转换原理的铂电阻测温的非线性校正方法，分析了铂电阻线性测温的原理，并给出了A/D转换器7135与单片机89C51接口电路及试验数据。关键词：铂电阻，测温电路设计，模拟-数字转换非线性校正，数据采集Abstract：Acorrectingmethodofnon-linearerrorforPtresistancetemperaturemeasurementbasedonthepr

2、incipleofA/Dconversionispresented.ThedesignprincipleofPtresistancelineartemperaturemeasurementisanalyzed.PracticalcircuitforinterfacingA/Dconverter13withsinglechipcomputer9c51andtestdataaregivenKeywords:Ptresistance,Temperaturemeasuringcircuit,Analog-digitalconversion,Non-linearcorre

3、ction,Samples一、引言课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果铂电阻温度传感器，因其测量范围大，复现性好，稳定性强等特点而被广泛使用。在精密测量系统中，铂电阻测温系统电路结构图如图1所示：铂电阻信号通常通过桥式电路转换为电压信号，再经过放大及A/D转换后送微处理器进行处理。为了能对铂电阻测温的非线性进行校正，作者利用双积分A/D转换原理，设计了一种

4、高精度的铂电阻测温非线性校正方案。实践证明，该方法不仅性能稳定，结构简单，而且在0～200℃范围内准确度可达到%FS±4字。二、非线性校正原理1、非线性A/D转换原理因为铂电阻经桥路检测后，其输出电压UM与被测温度q之间具有函数关系：因为铂电阻经桥路检测后，其输出电压UM与被测温度q之间具有函数关系：课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果以上是本文阐述的以变

5、量变换的形式实现传感器非线性校正的设计思想。这里t的量纲为时间，其测量过程是通过双积分A/D转换实现的。双斜率积分转换表达为：(1)式中：Uin—A/D转换时模拟输入电压，T1—A/D转换过程中正向积分时间，T2—A/D转换过程中反向积分时间，Uref—A/D转换时参考输入电压。当Uref为定值时，Uin与T2具有线性关系，因此这种情况下可以认为A/D输出结果为：T=T1Uin/Uref.假定Uref(t)为时间t的函数：Uref(t)=M+Nt(2)其中：M，N为待定常系数。A/D转换后的输出结果若能完全补偿铂电阻温度非线性，则有：Uin=aq+Bq(3)故将

6、式和式代入式，假设：AT1=M，BT1=N/2,课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果则有：T2与q在数值上大小相等，即T2=q，可见实现了铂电阻的温度与数字量线性转换。可以看出，在A/D转换过程中，模拟电压输入与数字量输出之间不是线性关系，其函数关系刚好与Rq—q关系相反，当其特性实现了相互完全补偿时，就能获得线性q/T2转换。显然，利用双积分A/D转换实

7、现非线性校正的关键是应能满足式所表征的函数关系。本方案采用RC回路极其简单地达到了该目的。2.高精度A/D转换器ICL713铂电阻测温电路线性化设计的实现采用了4位半双积分型A/D转换器ICL7135。ICL7135每一个转换周期分为三个阶段：自动调零阶段、被测电压积分阶段、对基准电压Uref进行反积分阶段。下面结合铂电阻温度测量分析ICL7135的工作过程：(1)正向积分阶段ICL7135与89C52接口电路原理图如图2所示。在此阶段，ICL7135对Uin进行定时积分，固定时间T1=10000T0。积分器的输出电压为：式中，UW为t=0时电容C两端电压值。将

8、上式在t=T1处按马克劳