评价网 > 科教论文 > 工学毕业论文 > 工程力学论文 > 正文

铂电阻高精度测量和非线性校正系统的研究(一(2)

2014-08-08 02:52 合适的s值，调整曲线弯曲度贴近特性曲线从而得到最佳逼近。

2.2 用模拟电路进行线性化处理
   由铂电阻阻值与温度的关系知在0℃-800℃范围内，随着温度的升高电阻值的变化率是逐渐减小的。因此可以在电阻-电压转换电路中引入正反馈，此反馈信号流经铂电阻Rt，构成随Rt的增加而不断加深的正反馈，即可补偿这种非线性特性，达到线性化的目的。具体电路图如图2所示。
                  图2 线性化的模拟电路
  电路中R4用于引入适量的正反馈，从而抵消随温度升高造成的Rt的变化率下降。电路中设置的零点与满度调节可实现0-2V。DC标准电压信号输出。可以推导，此电路输出电压Vo与温度的关系式如下：Vo=K1[1+K2At-K2（B+K3A2）t2+…] 其中t的高次项与其一次项和二次项系数相比非常小可忽略不计。式中K1，K2，K3是与电路有关的常数。由式可知，只要B+K3A2=0，则输出与温度成线性关系，可按满足B+K3A2=0来选取反馈电阻Rt的值。
试验时R4采用多圈电位器，配合调零和满度电位器使在0℃-800℃测量范围内输出线性度最好。结果表明这种线性化方法具有很高的精度，最大非线性误差≤0.1%Fs。
2.3用查表法进行线性化（EPROM线性化）
   对于高精度的铂电阻测温数字显示仪表，可以将铂电阻的电阻温度分度表以A/D转换器的输出数据为地址固化在存储器EPROM中，也即在EPROM中，以A/D转换值为单元地址存放与之相对应的温度知。当以A/D转换器的输出结果为地址访问EPROM时，存放在该单元的温度值被读取，并送入显示器显示。如图3所示。
                  图3 EPROM线性化框图 （科教作文网http://zw.ΝsΕAc.com发布）
  在EPROM中，电阻温度分度表的编制方法是：设铂电阻的测量范围是0-500℃,则电阻的变化范围是100-280.9Ω，设用8位A/D转换器，转换电压范围是0-5V，那么一个量化单位q=5000/28mv，电阻的量化单位为ΔR=（280.9-100）/28=0.71Ω，当转换结果为00时，电阻为Rt=100+0.71×0=100Ω，查分度表可知，t=0℃时，则在00单元中写入00。当转换结果为01时，电阻为Rt=100+0.71×1=100.71Ω，查分度表可知，t=2℃，则在01单元中写入02。以此类推，可以将整个电阻温度分度表存入EPROM中。非线性校正误差的大小取决于A/D的转换精度，且误差在±q范围内，A/D转换的一个量化单位代表1℃。因此非线性校正的最大绝对误差为±1℃。若改变测温范围和A/D转换器的转换精度，使A/D的一个量化单位代表0.1℃，则可使量化误差降低到±0.05℃，大大提高测量的精度。
以上是本人在电路设计中的一点经验总结。大家在设计电路时可以根据自己电路的实际测量范围和测量精度的要求选用不同的非线性校正方法。
参考文献：
游伯坤.温度测量与仪表。北京：科学技术文献出版社。1990.9
王红萍.一种基于基本样条插值的热电偶特性曲线拟合方法. 仪表技术与传感器.2000，（10）：33-35
卜成发.铂电阻温度传感器的非线性及其线性化校正 .一重技术.2003（4）：60-61
胡风忠，彭烨。测温铂电阻的非线性特性及线性化处理.矿业研究与开发.1995，（3）：45-47

作者简介：李平（1976-），女，汉族，硕士研究生，主要研究方向为电路与系统。
宋家友（1962-），男，汉族，副教授，硕士生导师，主要从事通信、电路与系统研究。
Author brief introduction: Li Ping，female，born in 1976，Han，postgraduate of Master of Engineering. Major in Circuit and System.

（450052 郑州大学信息工程学院）李平
（College of Information Engineering，Zhengzhou University，Henan，450052）Li Ping