控溫儀表溫度傳感元件熱電阻溫度的補償

1、控溫儀表溫度傳感元件熱電阻溫度的補償通常來說， 熱電阻的阻值與其溫度有直接關系， 呈拋物線形 狀，在控溫儀表測量電路的條件下， 溫度傳感元件熱電阻的阻值 與熱電阻的溫度近似呈直線， 兩者之間明顯的差異說明了控溫儀 表測量對熱電阻造成了誤差。 因此， 我們需要通過運算放大器具 有的高的開環(huán)放大倍數(shù)和深度負反饋的性質對熱電阻溫度做出 補償。1 熱電阻的工作原理1.1 工作原理在中低溫區(qū)中熱電阻是最為常用的溫度檢測器， 它的測量精 度相對其他檢測器要高許多， 性能也更加穩(wěn)定。 熱電阻的種類有 很多，其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的， 并且應用范圍也很 廣，除了在工業(yè)測溫中被使用，也常被制成標準的基準

2、儀。熱電阻與熱電偶的測溫原理不同， 熱電阻的熱效應是熱電阻 測量溫度的主要原因， 這里的熱效應指的是電阻阻值與溫度有很 大關系， 隨溫度的變化而變化。 因此在測量溫度時只要測量出溫 熱電阻的阻值變化就可以直接測出溫度。 當前采用的主要熱電阻 包括金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。1.2 表示方法般的，熱電阻都是通過二次方程表示，即：Rt= B t2+ a t+RO(tmin t tmax)，其中式 Rt和RO的單位都是歐姆 Q a ,B是熱電阻的溫度系數(shù)，單位分別是Q /C和Q / C 2,這兩個值的具體數(shù)值都可以通過熱電阻的溫度分度表和邊界條件確定。 如果t=tmax , Rt=Rtmax，那

3、么上面的式子就可以變?yōu)镽tmax=B tmax 2+ a tmax+RO。如果 t=tmin Rt=Rtmin ，不包括 tmin=0 C,如果tmin=0 C時，就需要選擇一些靠近 tmin=0的溫 度tx。這時上面的式子又變成了 Rtmin= B tmin 2+ a tmin+RO。 這里需要強調的是不同的熱電阻給定溫度邊界條件不同, 相同型 號的熱電阻溫度邊界條件也不同,但是這些條件都會預先給定, 相應也會有拋物線與之對應。無論tmin 、tmax 與相應的 Rtmin 、Rtmax是什么值，a都是正直，B都是負值，由此我們可以發(fā) 現(xiàn),在熱電阻相應的 Rt 和給定型號的熱電阻溫度分度表相

4、符合 的前提下，如果其他部分遠離 tmin和tmax，那么與溫度分度表 的誤差也會相應的增大。2 熱電阻溫度誤差的來源2.1 熱電阻的非線性如果測量的溫度處在 0850 C的范圍內，那么鉑電阻的電 阻值Rt與被測溫度t之間就會存在Rt= B t2+ a t+R0的關系，其 中R0為被測溫度為0C時熱電阻的阻值。由于關系式中存在二 次項,就會存在隨溫度升高,鉑電阻的非線性更加嚴重,影響精 確度。2.2 引線電阻的影響 很多的熱電阻的阻值都是在幾十至幾百歐范圍內,這樣的 話，熱電阻的引線就常會處于被測溫度環(huán)境， 溫度的穩(wěn)定性就會 受到影響，波動較大，特別是隨溫度變化，阻值的誤差就會很難 修正，因此

5、需要對控溫儀表溫度傳感元件熱電阻溫度進行補償， 從而消除引線電阻的影響， 一般的， 我們通常采用三線制對控溫 儀表溫度傳感元件熱電阻溫度進行補償， 但是在補償后仍會存在 一定的導線影響。由于引線電阻還會隨現(xiàn)場施工條件變化而變 化，因此在對控溫儀表溫度傳感元件熱電阻溫度進行補償時還需 要嚴格控制施工條件。3 彌補控溫儀表溫度傳感元件熱電阻溫度的方法3.1 測量橋路的調整 在利用熱電阻測量溫度時通常采用的是精密色環(huán)金屬電阻， 有些電阻甚至還需要將多個電阻串聯(lián)才可以滿足計算的阻值的 要求，但是這樣得到的電阻仍不是很準確。 此外由于在計算供給 測量橋路的直流穩(wěn)壓電源是在56V的電壓條件下，但是在調整后

6、是5V的直流電壓，而實際橋路需要的電壓并不一定是5V,這樣在實際測量過程中如果想補償控溫儀表溫度傳感元件熱電阻 溫度，就需要對測量橋路進行調整， 保證儀表測量橋路中的鉑電 阻Rt與放大器的輸出毫伏電壓在-10100C范圍內都能夠符合 Pt100 鉑電阻的溫度分度表，減小誤差。3.2 改進型實用有源電橋在利用熱電阻作為溫度傳感器進行實際測量的過程中， 我們 通常會利用三線制接法的橋式測量電路， 這樣熱電阻的非線性和 引線電阻都會對測量結果造成一定的誤差， 為了彌補控溫儀表溫 度傳感元件熱電阻溫度， 我們可以使用改進型實用有源電橋， 這 樣就可以有效減少上述因素對測量結果的影響， 從而提高系統(tǒng)的

7、精確度，減小測量誤差。4 彌補儀表溫度傳感元件熱電阻溫度的趨向 控溫儀表測量橋路中的溫度中采用的傳感元件熱電阻是非 線性的，這樣就會對儀表溫度的測量精度造成一定程度的影響。 就現(xiàn)階段的研究情況來看， 有很多方法可以解決這類問題， 比如 可以繪制熱電阻溫度采樣的區(qū)間的割線近似代替熱電阻Rtt曲線，這種方法控溫區(qū)間相對較小，測量精度也不高，因此這種 方法并不常用。 除了繪制曲線這種方法也可以在橋路中對熱電阻 進行非線性補償。 這樣測得的精度雖然很高， 但是測量的橋路相 對比較復雜，在實際操作中相對比較困難。對控溫儀表配熱電阻進行線性化處理是目前最為實用的測 量溫度方法， 這種方法的測量橋路電路比較簡單， 在實際操作時 調整起來也比較容易， 并且精度也比較高。 但是這種方法需要三 個基礎部分作為輔助，分別為激勵器、試驗平臺和控制系統(tǒng)，因 為在測量過程中使用了多臺振動器，CPU的計算負擔也相對的減 輕許多，可以達到較為滿意的相位控制，但是在控制振幅、頻率 和相位時還需要做到更加的精確。5 結語 熱電阻的溫度測量過程中