基于交叉轮询结构的多通道铂电阻测温方法研究

发布时间：2020-10-08 20:15

　　 高精度快速多通道铂电阻测温在面向过程安全的量热仪器、热值计量仪器、质量比较仪等科研仪器研制中被广泛使用。现有的多通道铂电阻测温系统普遍采用模数转换器或变压器分时复用实现通道数量扩展,存在测温精度随测量通道数增加而降低的问题,无法满足上述仪器测量精度进一步提升的需求。本论文针对这一现状,提出了基于交叉轮询结构的多通道高精度测温方法,开展了其主要误差分析与修正研究。具体内容如下。首先,根据电阻比率法测温原理,分析经典多通道电阻测温结构的局限性,提出基于交叉轮询方式的多通道测温结构,进行相关理论公式推导及误差来源分析。其次,实现了基于交叉轮询结构的多通道测温系统设计。利用多路模拟开关阵列及开发的相应固件实现任一模数转换器对所有电阻的轮询采样,任一电阻被所有模数转换器的轮询采样,并根据交叉轮询理论公式实现阻值计算。多通道测试实验结果表明,本文提出的多通道测温系统克服了测量精度随通道数增加而降低的不足。再次,针对交叉轮询结构测温系统误差来源,开展了基于RBC的系统线性度评估,提出了误差分析模型(运算放大器和模数转换器)及系统非线性误差修正方法。实验结果表明,该方法对多通道测温系统线性度具有一定提升效果。最后,开展所研制多通道测温系统测量噪声及不确定度评估。测试结果表明,本文设计的多通道测温系统在-50℃~250℃的温度区间精密度优于0.1mK,2h内的温度漂移优于±0.1mK,测温不确定度达1mK,修正误差后的系统线性度达10ppm,优于经典多通道测温仪Fluke1529。对具有多点高精密测温需求的仪器研制和开发具有重要的工程借鉴意义。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH811
【部分图文】：

图 2.1 经典单通道电阻比率法测温结构率法测量电阻与电压的关系式可表示为：铂电阻阻值；RREF为参考电阻阻值；VPT为铂。不可避免地存在寄生电动势和失调漂移的影响它们对电阻测量影响的一个关键模块。铂电阻与 T 型热电偶的两种材料相同。当铂电阻引线℃时，根据 T 型热电偶的分度表可查，两端电阻提供 1mA 的激励电流时，对铂电阻0.042Ω，造成温度变化为：△T=0.042/0.385=0个接触点的温度相差1℃时，铂电阻测温产生势及失调漂移与电流方向无关，采用电流换向PTREFREFPTVR RV

中国计量大学硕士学位论文（2-2）（2-3）式有：式可以看出，铂电阻的阻值只与四次测量的电压比值及参考于电阻比率法的电流换向技术能够消除电路中寄生电动势和阻值测量的影响[37]。通道测温结构电阻比率法能够消除系统误差的来源，如电动势、增益放大及恒流源换向后差分电压的差异，其铂电阻温度测量的准确电阻的精度。然而，当它扩展到多通道测量时[38,39]，电路结构 ' "PT PTPT REF' "REF REFV VR RV V

基于交叉轮询结构的双通道测温电路图

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本文编号：2832707