热电阻的测温特性的数据处理.doc

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1、热电阻的测温特性的数据处理摘要：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器，通过实验测得电压、温度数据，通过消除系统误差的方法获得热电阻的测温特性曲线。关键字：热电阻、系统误差、半参数回归方法0引言热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。1热电阻测温原理热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加

2、这一特性来进行温度测量的。热电阻要求其材料电阻温度系数大，稳定好、电阻率高。电阻与温度之间最好有线性关系。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。2热电阻的测温本实验采用的是Pt100铂电阻，热电阻Rt与温度t的关系为：R2t=R0(1+At+Bt)Pt100铂电阻的R-2-720=100Ω，At=3.9684×10/℃，Bt=5.847×10/℃，铂电阻采用三线连接法，其中一端接二根引线主要为了消除引线电阻对测量的影响。实验部件和单元电路有加热源、K型热电偶、Pt100铂热电阻、温度控制仪、温度传感器实验模板。热电阻测温特性

3、实验接线图图1热电阻测温特性实验图热电阻测温步骤1、在图1的R5、R6之间加上±15V模块电源，将R5、R6端同时接地，接上电压表（2V档），调节Rw3使V02=0，运放增益Rw2调至中间左右。2、将Pt100铂电阻的三根线分别接入温度实验模板上“Rt”输入端的a、b点，用万用表欧姆档测量Pt100三根线，其中黑线接b点，蓝线接差放的R5端，另一端红线接a点。这样Pt100与R3、R1、Rw1、R4组成一直流电桥（如下图2所示），它是一种单臂电桥。Rw1中心活动点与R6相接，Pt100的b点接R5。图2热电阻实验接线图4、在“Rt”端点a与地之间加+2V或+4V直流电源，调节Rw1使电桥平

4、衡，即桥路输出端b和中心活动点之间在室温下输出电压为零。5、将Pt100插入温度源的另一传感器插孔中。设定温控仪温度值为40℃，记录下电压表读数，重新设定温度值为40℃+n·Δt，直到70℃，建议Δt=5℃或2℃，n=1……10，每隔1n读出数显表指示的电压值与温度表指示的温度值，并将结果填入下表1。初始值：温度表值为22℃，电压表值为0mv。表1：每隔1n读出数显表指示的电压值与温度表指示的温度值温度（℃）40414243444546474849电压144156168184--210225239250270（mv）温度（℃）50515253545556575859电压2802953073

5、22334346361--388--（mv）温度（℃）60616263646566676869电压411--438--465476--501--525（mv）3数据处理在测量数据的过程中，由于实验设备及认为操作等原因，测量得到的数据存在系统误差。消除系统误差的方法有很多，如附加系统参数的平差模型及解法，拟合推估方法[2]，部分延续模式[3]，选权迭代法[4]，半参数回归方法。当系统误差的性态比较简单,函数关系比较准确时,附加系统参数方法能很好地消除系统误差的影响。半参数回归模型(semi-para-metricregressionmodel)其模型有如下形式:L=AX+S+Δ（1）其中：L

6、表示n维的观测向量,A为系数矩阵,Δ表示误差,S=[s1,s2,……,sn]T表示规律不十分明确,难以用简单的函数表示,但又不能归入误差项的非参数部分。半参数模型有两个特点:一是S可以是任意的函数形式,可以包含任意多的参数;二是模型的目的主要在于估计参数,非参数S的引入主要是为了得到更准确的参数估计,S本身的大小和精度并不重要,其结算采用补偿最小二乘法。为了求得参数与半参数分量的惟一解,引入了补偿最小二乘原理,补偿最小二乘原理是在最小二乘法的目标函数上增加一个包含非参数部分的补偿项。将模型改写成观测方程，有：L+V=AX+S（2）为了求得上述问题的解,可以增加对非参数S函数光滑性的限制，即

7、要求：VTPV+αJ(S)=minα（3）其中：（4）是刻划非参数函数光滑性的一个定量指标。α称为平滑因子,它起到在拟合度(VTPV)和光滑程度之间的平衡作用。在自然样条的概念下，上述准则等价于：VTPV+αSTRS=min（5）其中R称为正则矩阵,可由所采用的自然样条或其它方法事前确定。在准则下可求得式的补偿最小二乘解：X=(ATPA)-1ATPL-(ATPA)-1ATPS（6）S=M-1[PL-PA(ATPA)-1A