高精度温度测量系统的测温补偿算法研究.pdf

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1、36传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)2010年第29卷第ll期高精度温度测量系统的测温补偿算法研究程建华，罗立成，王鑫哲(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：对单纯采用硬件实现精确测温难度较大的问题，设计了合适的测温补偿算法用于提高系统测温精度。采用最小二乘拟合的标校方案，实现了测温系统的温度补偿，克服了由于器件准确度不够引入的测温误差。设计巴特沃思数字低通滤波器对温度信号中的高频噪声进行有效滤波。该方法在不增加硬件电路成本和设计难度的情况下，大大提高了温度测量系统的测温精度

2、和稳定性。实测数据验证了该方法的有效性与可行性。关键词：测温；最小二乘；滤波；温度补偿中图分类号：TB942文献标识码：B文章编号：1000-9787(2010)11-0036-04Research0ntemperaturecompensationalgorithm0fl■●●●-·．nigh-precimontemperaturemeaSUrementsystemCHENGJian—hua，LUOLi—cheng，WANGXin—zhe(CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin1500

3、01，China)Abstract：Consideringtheproblemsthaiitismoredificulttoachieveaccuratetemperaturemeasurementonlyusinghardwarecircuits，itisnecessarytodesignasuitabletemperaturecompensationalgorithmtoimprovetheaccuracyoftemperaturemeasurementsystem．Theleast—squaresfittingprogramisusedtoachi

4、evedtemperaturecompensationofthetemperaturemeasurementsystem．Itovercomestheerrorofthetemperaturemeasurementduetothelackaccuracyofthecircuitcomponents．FheButterworthdigitallow—passfilterisdesignedtofilterthehigh—frequencynoiseeffectivelyinthemeasuredtemperaturesigna1．Thismethoddoe

5、snotincreasethecostofthehardwarecircuitsandmakethedesigndificult．Italsogreatlyimprovestheaccuracyandstabilityofthetemperaturemeasurement．Themeasureddatasverifytheeffectivenessandfeasibilityofthemethod．Keywords：temperaturemeasurement；theleast—squares；filter；temperaturecompensation

6、0引言的测温精度。目前，温度控制系统被广泛应用于1‘tc<业生产、科学研1常用温度测量方案究和日常生活等众多领域。随着计算机技术的不断进步，测量电桥是最常见的温度测量方案之一，它结构简单，温度控制系统正朝着智能化、高精度、多功能、高可靠性及应用广泛。电桥的原理是把反映温度变化的电阻等参数的安全性等高科技的方向迅速发展。在军事、航空和航天等变化，通过电桥变换成电压或电流的变化，从而便于信号的一些特殊的应用场合，对温控系统的要求非常高，为了保证放大和处理。核心器件工作的稳定性，需要高精度的温度控制保证其工从不同的角度出发，可以有不同的方法对电桥进行分作环境，

7、而温度测量系统是高精度温度控制系统的重要环类。按电桥的工作状态来分，电桥可分为平衡电桥和不平节之一，所以，研究如何提高温度测量系统的测温精度具有衡电桥；按供电电源的类型，可以分为恒压源和恒流源电较强的实际应用价值j。桥；按电桥的工作臂个数来分，电桥可分为单臂、双臂(同在实际的使用过程中，单纯依靠硬件电路其测温很难向或差动变化)和差动全桥及双桥。达到高精度的要求，同时硬件电路越复杂，系统难以调节而以单臂电桥为例，如图1所示。桥路中U为直流供桥且不够稳定。然而，设计合适的测温补偿算法，能在不增加电源电压，R，R。，为电阻元件，R为热敏电阻器。电桥硬件成本和设

8、计难度的情况下，大大提高温度测量系统的电压输出为收稿日期：2010-03-03基