ADC型高精密测温电桥非线性误差修正方法研究

发布时间：2024-03-24 01:38

　　针对ADC型测温电桥因电路结构复杂、集成度高、非线性误差来源多样,导致现有误差修正方法效果不佳的问题,提出了一种基于误差来源分析的修正方法。根据ADC型测温电桥原理定量分析了电路中运算放大器共模抑制比、正反向电流不匹配度对非线性误差的贡献,运用RBC开展了这两个误差源的最大似然估计及修正,并对剩余残差进行了多项式拟合,实现了非线性误差修正;基于自制ADC型测温电桥及RBC对上述修正方法进行了验证,实验结果表明:所提方法修正后的最大非线性误差为-1. 77×10^-5,相对于传统非线性修正方法的最大非线性误差-3. 57×10^-5有了显著提升。

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【部分图文】：

图3ADC型测温电桥实物图

测温电桥的模拟电路和数字部分通过光耦隔离，由STM32系列微控制器实现测温流程的控制与数据采集，并通过USB接口将获得的电压信号上传至上位机，制作的实物照片如图3所示。2.3ADC型测温电桥非线性误差来源分析

图4RBC电阻网络简化电路图

RBC是一种用于测温电桥线性度评价的专用电阻网络，结构如图4所示。其一般由4个高精密电阻组成，通过电阻间各种形式的串联、并联产生35种不同阻值的组合。以35次测量值为样品，运用最小二乘估计对R1/RR～R4/RR的值进行最大似然估计:

图5多项式修正前后误差对比

运用RBC原理，采用4个不同阻值的VPG公司Z-Foil系列高稳态金属铂电阻，自制1个RBC校准器。其中电阻阻值分别为50,80,100,120Ω，温度系数为±0.2×10-6/K，精度为±0.005%。运用上述RBC对所设计的测温电桥进行线性度评估，获得的R1/RR,R2/RR....

图6RCMR及多项式修正前后误差对比

运用由50,80,100,120Ω4个电阻组成的RBC测试数据进行RCMR及ε的寻优，获得RCMR=75.76dB，ε=2.755×10-5。运用式(14)对测试数据进行RCMR及ε修正，并将修正后的残差进行多项式修正，结果见图6。经RCMR及ε修正后，样本方差为S2=1.10....

本文编号：3936771