CN102829888B - 消减三线制热电阻测量误差的方法 - Google Patents
消减三线制热电阻测量误差的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102829888B CN102829888B CN201110161316.5A CN201110161316A CN102829888B CN 102829888 B CN102829888 B CN 102829888B CN 201110161316 A CN201110161316 A CN 201110161316A CN 102829888 B CN102829888 B CN 102829888B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermal resistance
- constant current
- wire system
- system thermal
- current source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种消减三线制热电阻测量误差的方法,三线制热电阻测量电路包括:多路选择开关(MUX)、可编程运算放大器(PGA)、模拟数字转换器(ADC)、双恒流源(IDAC1,IDAC2)、参考电压采样电阻(Rref)、三线制热电阻(RTD),其特征在于测量时通过多路选择开关(MUX)对调两个恒流源(IDAC1,IDAC2)与热电阻的连接关系,前后两次测量热电阻,并以这两个热电阻测量值的平均值为依据计算温度值。本发明的优点是通过上述处理方法,大幅消减双恒流源匹配误差对热电阻采样值的影响,实现高精度温度采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度的测量方法,特别一种消减双恒流源三线制热电阻测量电路测量误差的方法。
背景技术
温度量是工业场合用到最多的物理量之一,热电阻是一种常用的温度传感器,其特点是:准确度高、有线性度好、性能稳定。按接线方式划分,热电阻有以下三种:二线制热电阻、三线制热电阻、四线制热电阻。由于二线制热电阻测量准确度受线电阻影响太大,因此实际应用中往往采用三线制或四线制热电阻。三线制热电阻成本较低,接线较方便,是目前最常见的一种方式。
三线制热电阻采集方式有电桥法和双恒流源法。随着芯片技术的发展,双恒流源法得到广泛的应用。一些芯片厂商推出了基于该方法的高集成度热电阻采集芯片。双恒流源法测量三线制热电阻测温原理如下所述:此方法基于欧姆定律(R=U/I),首先测量得到U,然后计算出R,最后通过查表得出对应的温度值。如图1所示,测量电路包括6部分,多路选择开关(MUX)、可编程运算放大器(PGA)、模拟数字转换器(ADC)、双恒流源(IDAC1,IDAC2)、参考电压采样电阻(Rref)、三线制热电阻(RTD)。虽然三线制热电阻导线长度相同,单根导线阻抗相差微乎其微,但为了使得论证周全,假设三线制热电阻两端两根连线电阻为Rw1和Rw2。Rref为参考电压采样电阻,为模拟数字转换器提供参考源。图1中两个恒流源分别连接于热电阻两端的两根连接线上,恒流源产生激励电流。当两个恒流源提供的激励电流相等时,经推导计算,实测热电阻值与实际热电阻值之间关系如公式(1)所示。
式中:
Rrtd为实测热电阻值;
RRTD为实际热电阻值;
Rref为实际参考电阻值;
RREF为理论参考电阻值;
Rw1为热电阻a端一根导线的电阻;
Rw2为热电阻b端一根导线的电阻;
可见,采用双恒流源法对三线制热电阻采样时,要想实现高精度,两个恒流源匹配度必须达到高度一致。然而,以现有的技术,热电阻芯片厂商均无法保证非常高的匹配精度。双恒流源匹配精度直接影响温度采集精度。
申请号为200810036435.6的发明专利,介绍了一种热电阻测量电路。此发明完全没有考虑到双恒流源匹配精度,且没有对此因素造成的测量误差做任何措施,因此不可能达到很高的测量精度。文中生成可以用三线制热电阻实现四线制热电阻的采样精度值得商榷。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷,提供一种消减三线制热电阻测量误差的方法。三线制热电阻测量电路包括:多路选择开关(MUX)、可编程运算放大器(PGA)、模拟数字转换器(ADC)、双恒流源(IDAC1,IDAC2)、参考电压采样电阻(Rref)、三线制热电阻(RTD),其特征在于测量时,通过多路选择开关(MUX)对调两个恒流源(IDAC1,IDAC2)与热电阻的连接关系,前后两次测量热电阻,并以这两次热电阻测量值的平均值为依据计算温度值。
在三线制热电阻双恒流源测量电路中,通过在对调两个恒流源与热电阻连接关系前后,对热电阻分别进行一次测量值,并把两个测量值求平均值的方法,大幅消减双恒流源匹配误差对热电阻采样值的影响,实现高精度温度采集。
为达到上述目的,本实用技术方案是:首先,设置多路选择开关,参见图2,如图2电路配置如所示,进行一次采样,得到热电阻实测值Rrtd1如公式(3)所示。
式中:
i1为恒流源IDAC1产生的激励电流;
i2为恒流源IDAC1产生的激励电流;
然后,变换多路选择开关,参见图3,如图3电路配置如所示,进行再次采样,得到热电阻实测值Rrtd2如公式(4)所示。
最后,通过求Rrtd1和Rrtd2的平均值,得出热电阻采样值如公式(5)所示。
通过对照公式(1)和公式(5)可知,通过此方法,可将双恒流源匹配误差带给热电阻的测量误差完全消除。
得出热电阻值后,通过查表法即可得出对应的温度值。在三线制热电阻双恒流源测量电路中采用此方法可大幅提高热电阻测量精度。
本发明的优点是大幅消减双恒流源匹配误差对热电阻采样值的影响,实现高精度温度采集。
附图说明
图1双恒流源法测三线制热电阻原理示意图;
图2初次采样双恒流源与热电阻连接示意图;
图3二次采样双恒流源与热电阻连接示意图。
图中:MUX多路选择开关、PGA可编程运算放大器、ADC模拟数字转换器、IDAC1双恒流源、IDAC2双恒流源、Rref参考电压采样电阻、RTD三线制热电阻、Rw1导线电阻、Rw2导线电阻、a热电阻RTD的一端、b热电阻RTD的一端、i1为恒流源IDAC1产生的激励电流、i2为恒流源IDAC2产生的激励电流。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例:
三线制热电阻测量电路由多路选择开关MUX、可编程运算放大器PGA、模拟数字转换器ADC、双恒流源IDAC1,双恒流源IDAC2、参考电压采样电阻Rref、三线制热电阻RTD组成。三线制热电阻测量电路通过多路选择开关MUX对调恒流源IDAC1、恒流源IDAC2与热电阻RTD的连接关系,经两次测量热电阻RTD得到的电阻值并经计算求出平均值。
两次测量两组热电阻的电阻值过程中,第一次测量时,经多路选择开关MUX将恒流源IDAC1连接到热电阻RTD的a端,恒流源IDAC2连接到热电阻RTD的b端,得到热电阻实测值Rrtd1;第二次测量时,经多路选择开关MUX将恒流源IDAC1连接到热电阻RTD的b端,恒流源IDAC2连接到热电阻RTD的a端,得到热电阻实测值Rrtd2。参见图2、图3。
然后,通过上述计算公式求出Rrtd1和Rrtd2的平均值,并以该值作为最终热电阻采样值,然后通过查表法即可得出对应的温度值。
Claims (1)
1.一种消减三线制热电阻测量误差的方法,三线制热电阻测量电路包括:多路选择开关(MUX)、可编程运算放大器(PGA)、模拟数字转换器(ADC)、双恒流源(IDAC1,IDAC2)、参考电压采样电阻(Rref)、三线制热电阻(RTD),三线制热电阻(RTD)a、b端分别接入多路选择开关的两端(MUX),多路选择开关(MUX)两端与可编程运算放大器(PGA)相连,可编程运算放大器(PGA)输出端与模拟数字转换器(ADC)输入端相连,双恒流源(IDAC1,IDAC2)分别接入多路选择开关(MUX),参考电压采样电阻(Rref)一端与三线制热电阻(RTD)b端相连,另一端接地,同时参考电压采样电阻的上述两端还接入模拟数字转换器(ADC),其特征在于测量时,通过多路选择开关(MUX)对调两个恒流源(IDAC1,IDAC2)与三线制热电阻的连接关系,前后两次测量三线制热电阻,并以这两个热电阻测量值的平均值为依据计算温度值,其中:第一次测量时,双恒流源与三线制热电阻的连接关系为第一恒流源(IDAC1)连接到三线制热电阻(RTD)的a端,第二恒流源(IDAC2)连接到三线制热电阻(RTD)的b端;第二次测量时,双恒流源与三线制热电阻连接关系为第一恒流源(IDAC1)连接到三线制热电阻(RTD)的b端,第二恒流源(IDAC2)连接到三线制热电阻(RTD)的a端。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110161316.5A CN102829888B (zh) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | 消减三线制热电阻测量误差的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110161316.5A CN102829888B (zh) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | 消减三线制热电阻测量误差的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102829888A CN102829888A (zh) | 2012-12-19 |
CN102829888B true CN102829888B (zh) | 2014-05-07 |
Family
ID=47333102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110161316.5A Active CN102829888B (zh) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | 消减三线制热电阻测量误差的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102829888B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107255534A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-10-17 | 天津津航技术物理研究所 | 一种热电阻测温仪的误差测量方法 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104344908B (zh) * | 2013-08-02 | 2017-12-29 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种三线制热电阻测量电路 |
CN104300958B (zh) * | 2014-10-31 | 2017-11-24 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种电阻量读取精度不受电源波动影响的电路 |
RU2617458C2 (ru) * | 2015-03-25 | 2017-04-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Интеллектуальное средство измерений температуры |
ITUB20160548A1 (it) * | 2016-02-08 | 2017-08-08 | St Microelectronics Srl | Interfaccia di sensore resistivo |
CN105784176B (zh) * | 2016-05-25 | 2018-06-12 | 北京先驱威锋技术开发公司 | 一种基于铂电阻的温度测量***及测量方法 |
CN106989847B (zh) * | 2017-03-22 | 2019-09-06 | 中国计量大学 | 铂电阻测温***中的误差修正方法 |
CN107505061B (zh) * | 2017-04-14 | 2019-06-18 | 北京机械设备研究所 | 一种双电流源的铂电阻测温装置 |
CN108151903B (zh) * | 2018-01-26 | 2023-12-29 | 扬州海通电子科技有限公司 | 基于三线制pt100的高精度低温漂测温***及其测量方法 |
CN109358236B (zh) * | 2018-10-16 | 2022-01-07 | Oppo广东移动通信有限公司 | 用于测量电阻的电路和方法 |
CN109738087B (zh) * | 2019-03-07 | 2023-12-19 | 深圳市拓普瑞电子有限公司 | 多通道三线制热电阻测量***及方法 |
CN110108380B (zh) * | 2019-05-30 | 2024-06-14 | 无锡市百川科技股份有限公司 | 一种应用于纺织加弹机中联苯加热箱的精密测温*** |
CN110887582A (zh) * | 2019-12-01 | 2020-03-17 | 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司 | 一种电力变压器温度采样计算方法 |
EP3851812B1 (en) | 2020-01-14 | 2022-07-06 | Axetris AG | Gas flow measuring circuit and gas flow sensor |
CN111521272A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 南京信息工程大学 | 一种用于热电堆传感器的专用集成电路及asic芯片 |
CN112013986B (zh) * | 2020-09-03 | 2021-08-13 | 珠海迈巨微电子有限责任公司 | 温度检测电路、温度检测方法以及电池保护方法 |
CN112525367B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-08-16 | 山东科技大学 | 一种应用于海洋环境的远距离温度测量装置及测量方法 |
CN113777471B (zh) * | 2021-09-09 | 2024-06-21 | 杭州广立测试设备有限公司 | 一种标定测量模块相对电压偏置误差的方法 |
CN114088235A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-25 | 福建星云电子股份有限公司 | 一种用于锂电池化成的高精度温度采集*** |
CN117782369B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-06-21 | 上海钧嵌传感技术有限公司 | 一种rtd线制数量的测量电路及方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2692646Y (zh) * | 2003-09-29 | 2005-04-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种热电阻温度测量电路 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101109662B (zh) * | 2006-07-17 | 2010-09-29 | 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司 | 一种热电阻温度测量电路 |
-
2011
- 2011-06-15 CN CN201110161316.5A patent/CN102829888B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2692646Y (zh) * | 2003-09-29 | 2005-04-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种热电阻温度测量电路 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107255534A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-10-17 | 天津津航技术物理研究所 | 一种热电阻测温仪的误差测量方法 |
CN107255534B (zh) * | 2017-07-12 | 2019-04-19 | 天津津航技术物理研究所 | 一种热电阻测温仪的误差测量方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102829888A (zh) | 2012-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102829888B (zh) | 消减三线制热电阻测量误差的方法 | |
CN101498749B (zh) | 一种精密电阻测量装置和方法 | |
CN101957243B (zh) | 一种高精度温度测量装置及测量方法 | |
CN104458121B (zh) | 一种硅压力传感器温漂补偿电路及电路构建方法 | |
CN202075059U (zh) | 新型铂电阻温度测量模块 | |
CN207703359U (zh) | 一种多路热敏电阻温度采集与处理装置 | |
CN106918795B (zh) | 基于fpga的高精度电阻校准***及采用该***实现的电阻校准方法 | |
CN104483650B (zh) | 一种电表的校表方法 | |
CN109375291B (zh) | 一种适用于探空仪的温度气压与湿度测量装置及方法 | |
CN103604525A (zh) | 一种基于校验数据的热电阻温度测量仪 | |
CN104970776A (zh) | 一种体温检测方法和一种高精度动态校准电子体温计装置 | |
CN107132417B (zh) | 一种抗电路参数漂移的高精度电阻测量方法 | |
CN201993457U (zh) | 一种分流器自动检定装置 | |
CN105785131A (zh) | 一种低阻值精密电阻的测试装置及方法 | |
CN102809443A (zh) | 一种温度测量方法及电路 | |
KR20100035138A (ko) | 유량계에 있어서의 온도계측회로 | |
CN202582775U (zh) | 一种温度测量电路 | |
CN208902293U (zh) | 一种pt100测温电路 | |
CN204228286U (zh) | 一种水分仪用温度采集电路 | |
CN201464071U (zh) | 一种利用铂电阻测量的高精度温度测量装置 | |
CN111141406B (zh) | 一种pt100测温***和测温方法 | |
CN110031774B (zh) | 一种电池组内阻的在线测量方法及装置 | |
CN221173660U (zh) | 一种高精度发动机温度采集装置 | |
CN112067915A (zh) | 一种噪声源定标*** | |
CN205027462U (zh) | 一种热电偶定标实验教学仪器电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |