一种基于铂电阻传感器的测温和校准方法

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo.9，2010一种基于铂电阻传感器的测温和校准方法12农莉云，卢华（1.桂林空军学院，广西桂林541003；2.柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005）摘要：提出了一种基于铂电阻传感器的实用高精度温度测量方法，在分析铂电阻特性的基础上，将电阻测量的系统误差设计成满足线性关系，然后利用软件两点校准技术，消除测量中由系统误差、铂电阻本身偏差以及引线电阻带来的所有一阶误差，并给出了铂电阻的测量电路，通过实验证明，此测温和校准方法是可行的。关键词：铂电阻；误

2、差；线性校准中图分类号：TP212.11文献标识码：B文章编号：1672-545X（2010）09-0072-03铂电阻传感器具有测温范围大、准确度高、性能稳定、重分析铂电阻的允差，分为两部分：复性好等特点，是一种比较理想的温度检测元件，在工业上被第一部分由铂电阻在0℃时与标准值的偏差决定；广泛应用。但铂电阻由于受到自身的误差、电阻测量的系统误第二部分随温度的增高而变大。差和引线、环境温度等影响，温度测量精度不能达到很高，使由此可见，铂电阻与标准值的偏差，是线性关系，所以考用时会受到一定的限制。虑以线性方式对铂电阻进行补偿

3、。传统的三线制[1]、四线制[2]及恒流源铂电阻测温法[3]，其出铂电阻在出厂时都标定了0℃、50℃、100℃时的电阻值提发点主要是消除引线阻抗的影响，而对测量的系统误差和铂供给用户，记为R0、R50和R100。而铂电阻在这3个温度时的标电阻本身的误差考虑较少。另外，对铂电阻测温电路，大多采准电阻值，记为r0、r50和r100。用非线性校正方法[4~5]。假设铂电阻与标准值的偏差，在测量范围内是线性关系，而本文采取的方案是，通过分析和近似铂电阻的误差特即性，将温度测量的系统误差，设计成与铂电阻的误差特性一Rt=a+b·rt

4、，a，b是常数，将每一个铂电阻的R0、R50、R100致，采用线性化方法，运用简单的软件校准技术，消除这些误差，以提高整体的测量精度，并减少大量生产时调校的工作及标准值的r0、r100带入上式，按线性插值计算出每一个铂电量，满足批量生产时调校的可行性与方便性。阻在满足R0=a+b·r0和R100=a+b·r100时，1铂电阻的特性对应R50的标准值，记为rr50，计算公式为(r100-r0)×(R50-R0)rr50=r0+(3)铂电阻的电阻—温度关系如下：R100-R023通过对大量的PT1000铂电阻的出厂数据，按上式

5、进行计R=R[1+At+Bt+C(t-100)]，-200≤t≤0(1)t02算，根据线性插值公式补偿过的R50（即rr50）与r50的最大偏差R=R(1+At+Bt)，0≤t≤850(2)t0换算成温度，不超过0.06℃，也就是说以线性方式对铂电阻铂电阻的温度系数测量进行补偿，其效果是非常显著的。TCR=(R-R)/(100R)10000式中，2测量电路R是温度为t时铂电阻的电阻阻值（Ω）；tA为温度系数；由于铂电阻与标准值的偏差，可以近似为线性关系，所以B为非线性系数；设想将电阻测量的系统误差也设计成线性关系，以便于下

6、一A、B、C为常数。步的软件校准。这样的电路有很多，如图1所示是本文使用的铂电阻温度传感器的允差分为A、B两个等级，如表1所示。电路。表1铂电阻温度传感器允差等级关系将Vref+和Vref-作为A/D转换器的正负参考电平，分别对IN1、IN2和IN3的电平进行A/D转换。端口P6.0用于在不级别0℃时阻值误差温度误差TCR误差A±0.06％±（0.15+0.002│t│）℃0.003851±0.000005测量时，停止给电阻供电，以减少功耗。根据A/D转换的原理，B±0.12％±（0.30+0.005│t│）℃0.0038

7、51±0.000012有以下的公式：!收稿日期：2010-06-15作者简介：农莉云（1976—），女，广西桂林人，讲师，南京理工大学硕士，研究方向为传感器技术及机械工程；卢华（1974—），女，广西宾阳人，工程师，工学学士，研究方向为发动机设计与开发。72《装备制造技术》2010年第9期P6.0线电阻等带来的测量误差，都可以认为是一阶误差，采取两点校准技术（即线性校准技术）就可以有效消除一阶误差，提高R1R4温度测量的整体精度。Vref+IN3根据铂电阻的测量原理，上述介绍的铂电阻测量方法，可R2R5以写为Vref-IN

8、2y=k+kX(8)R3Rint12IN1其中，R6y是待测电阻；tk、k由参考电阻决定；12X由测量的转换值决定。图1铂电阻测量电路在这种测量方法中k=0，但有些测量方法可能与不止一1对IN1的电平进行A/D转换有个电阻有关，可以统一处理。R6×Vcc-R3×Vcc现在考虑铂电阻本身的偏差以及引线电阻