宽量程高精度铂电阻温度变送器设计

《宽量程高精度铂电阻温度变送器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2010年第4期导弹与航天运载技术No．42010总第308期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．308文章编号：1004-7182(2010)04-0054—04宽量程高精度铂电阻温度变送器设计张雷杰，章洁平(北京航天发射技术研究所，北京，100076)摘要：论述了基于铂电阻的二线制宽量程高精度温度变送器的组成、原理、软硬件实现方案。变送器采用“A／D+微处理器+D／A”的设计方法，通过建立温度与电流的对应表，采用查表法和线性插值法的线性化处理方法，实现13—330K的温度测量，系统测量绝对误差小于0．4K。关键词：测试；铂电阻；宽量程；温度变送器中图分类号：V554

2、+．3文献标识码：ADesignofTemperatureTransducerwithWideRangeandHighPrecisionZhangLeijie，ZhangJieping(BeijingInstituteofSpaceLaunchTechnology，Beijing，100076)Abstract：Thetwo—wiredtemperaturetransducerbasedonPlatinumresistancewithwiderangeandhighprecisionisintroduced，aswellasitscomposition，principle，hardwarean

3、dsoftwareimplementations．The‘A／D+microprocessor+D／A'designapproachisadopted，andthetemperature—to-currenttableisestablish．Thetablesearchingandlinearinterpolationisimplementedtoachievetemperaturemeasurementintherangeof13～330K．TheabsoluteerrorofthetemperaturetransducerisleSSthan0．4K．KeyWords：Measuremen

4、t；Platinumresistance；Wide—range；TemperatureTransducer0引言低温介质温度的高精度测量是航天领域一项重要测试项目。低温介质包括：液氢(20K)’、液氮(77K)、液氧(90K)。液氮、液氧级温度变送器比较常见，液氢级温度变送器很少，且测量精度不高。某运载型号使用的液氢温度变送器只能测量18～30K区间内温度，且变送器自身无线性化处理功能，必须经计算机进行线性化处理。按照产品化设计原则，研制了一种能同时满足液氢、液氮、液氧及常温测量要求的宽量程温度变送器，实现13～330K温度测量。l组成和原理图1为温度变送器系统框图。变送器按照功能划分，包括电

5、源、D／A转换及V／I转换电路、恒流源电路、数据采集模块、单片机、EEPROM和保护电路。工作原理是：电阻信号经过恒流源驱动转换为电压信号，电压信号经过信号调理送至A／D转换电路。单片机根据A／D转换结果和EEPROM存储的电压／电流数据表，通过查表法和线性插值法计算D／A转换电路的输入值，然后经D／A转换输出对应电压，最后通过V／I转换电路将其转换成4～20mA电流输出。图1温度变送器系统框图温度变送器采用二线制电流型，两根线既是电源线也是4～20mA电流输出线。温度变送器和传感器之间采用四线制连接方式，目的是减小传感器引线电阻造成的测量误差。R，为温度变送器的负载电阻，阻值不大于500Q。

6、收稿R期：2009．11-09作者简介：张宙杰(1980一)，男，硕士研究生，主要研究方向为电子测量仪器、嵌入式软件歼发第4期张雷杰等宽量程高精度铂电阻温度变送器的设计552温度传感器的选择温度传感器选用Ptl000铂电阻。Ptl000铂电阻具有测温精度高、测温范围宽(134377K)、稳定性好、易标定和互换性好等优点，广泛应用于低温介质温度测量。为了实现13～330K宽量程测量，铂电阻温度传感器必须在测量范围内进行分度。通过增加分度点来提高测量精度，铂电阻温度传感器由原来的每lK或5K一个分度点调整为每0．5K一个分度点。3硬件电路设计3．】恒流源电路恒流源为温度传感器提供恒定激励电流。为了

7、实现温度的高精度测量，高精度的恒流源至关重要。图2为基于运算放大器和场效应管的高精度恒流源电路。工作原理是：参考电压K=2．5V接在运算放人器的同相端，反馈电压K接到运算放大器的反相端。反馈电压砟与参考电压％进行比较，对栅极电压进行调整，从而对输出电流进行调整，使整个闭环反馈系统处于动态平衡中，以达到稳定输出电流的目的。流经负载R的电流值，，=o．5／R。。图2恒流源电路图恒流源电流值选择依据两个