CN103278257B - 铂电阻非线性修正温度变送电路 - Google Patents

铂电阻非线性修正温度变送电路 Download PDF

Info

Publication number
CN103278257B
CN103278257B CN201310145658.7A CN201310145658A CN103278257B CN 103278257 B CN103278257 B CN 103278257B CN 201310145658 A CN201310145658 A CN 201310145658A CN 103278257 B CN103278257 B CN 103278257B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
resistance
bridge
platinum
gain amplifier
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
Application number
CN201310145658.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103278257A (zh
Inventor
陈玉伟
麻吉南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Original Assignee
QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd filed Critical QINGDAO AEROSPACE SEMICONDUCTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority to CN201310145658.7A priority Critical patent/CN103278257B/zh
Publication of CN103278257A publication Critical patent/CN103278257A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103278257B publication Critical patent/CN103278257B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明涉及一种铂电阻非线性修正温度变送电路，包括测温电桥和可编程增益放大器PGA，测温电桥的供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，测温电桥的输出端与可编程增益放大器PGA的输入端连接，可编程增益放大器PGA的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，形成正反馈；测温电桥为由铂电阻RT作为桥路一臂的单臂电桥。本发明采用共模匹配电阻和非线性补偿电阻，将铂电阻随温度变化的电阻值，通过测温电桥及可编程增益放大器转换为电压信号，利用了硬件线性修正的方法，用数字调整零位及满度，避免了电位器或电阻带来的调试误差和稳定性差的缺点，实现了低成本、高精度的温度测量。

Description

铂电阻非线性修正温度变送电路
技术领域
本发明涉及检测技术及自动控制技术领域，具体地说，涉及一种温度变送电路。
背景技术
温度是涉及工农业生产、科研、环保、气象、乃至日常生活的一个重要物理量，如何实现精确的测量具有很重要的意义。特别是用于过程工业的测温仪表，更是要求测温精度高、可靠性好，而且还要有造价低的特点。
以往的温度变送器都是采用模拟技术和单片机技术来实现的，采用模拟技术的温度变送器，尽管成本不高，但由于是使用电位器（或电阻器）来调整零位及满度，因此很难达到高的调试精度，且电位器随时间会发生漂移，可靠性及稳定性都不好，直接带来的结果是测量精度难以提高；采用单片机技术的温度变送器用软件进行非线性修正，零位及满度用软件调整，测量精度高、可靠性好，但成本较高，不利于批量生产，应用受到限制。
目前，铂电阻是工业生产过程中最常用的温度传感器。铂电阻具有测量范围宽、精度高、稳定性好和耐氧化等特点，因此，在中低温区得到了非常广泛的应用。
铂电阻随温度变化的关系遵从的公式为：
Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]-200℃～0℃
Rt=R0(1+At+Bt2)0℃～600℃
式中，
Rt为铂电阻元件在温度t时的电阻值；
R0为铂电阻元件在0℃时的电阻值；
A、B、C为分度常数；
t为被测介质温度。
由此可以看出铂电阻的阻值和温度之间具有非线性关系，在铂电阻传感器的应用过程中，通常利用不平衡电桥电路把铂电阻传感器的电阻变化转变为电压，当把铂电阻接入测温电桥电路后，由于桥臂电阻和电桥输出电压之间存在非线性关系，电桥输出的电压与温度的非线性程度还会加大，铂电阻的非线性和不平衡测温电桥固有的非线性给温度测量带来很大的非线性误差。因此，有必要对其进行非线性修正。
发明内容
本发明针对现有温度变送器测温时存在的非线性误差大、精度低、稳定性差等上述问题，提供了一种非线性误差小、测量精度高、稳定性好、成本低的铂电阻非线性修正温度变送电路。
本发明的技术方案：一种铂电阻非线性修正温度变送电路，包括测温电桥和可编程增益放大器PGA，测温电桥的供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，测温电桥的输出端与可编程增益放大器PGA的输入端连接，可编程增益放大器PGA的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，形成正反馈；测温电桥为由铂电阻RT作为桥路一臂的单臂电桥。
优选的是，所述的温度变送电路还包括V/I转换电路，测温电桥的供电电源正端接在V/I转换电路的基准电压端，可编程增益放大器PGA的输出端与V/I转换电路的输入端连接。
优选的是，所述的温度变送电路还包括激励电压源Vr，激励电压源Vr接在测温电桥的供电电源正端。
优选的是，所述的铂电阻RT采用二线制或三线制铂电阻。
优选的是，可编程增益放大器PGA采用可调零位、满度的可编程增益放大器。
本发明的有益效果：本发明利用硬件线性修正的方法，用数字调整零位及满度，避免了电位器或电阻带来的调试误差和稳定性差的缺点，实现了低成本、高精度的温度测量；测温电桥供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，使可编程增益放大器用于测温电阻的信号放大成为可能，且可编程增益放大器的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，随温度变化的电阻值非线性变化信号经过可编程增益放大器放大，其输出的一部分经非线性补偿电阻Rf反馈到可编程增益放大器的输入正端，再与测温电阻信号叠加后实现测温电阻的非线性修正，只要测温电阻的量程确定，就可以通过调零位及满度看量程中点输出信号的误差是否最小，确定补偿电阻的大小，即在其他参数不变的情况下，非线性补偿电阻仅与量程有关，易于批量生产，可做到非线性误差≤0.025%FS。测温电阻是指正温度系数的电阻器。本发明采用铂电阻作为测温电阻，在铂电阻的测温范围内可实现低成本、高精度的温度测量。
附图说明
附图1为本发明具体实施方式一的电路原理图。
附图2为本发明具体实施方式二的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种铂电阻非线性修正温度变送电路，包括测温电桥、可编程增益放大器PGA和V/I转换电路，测温电桥的供电电源正端接在V/I转换电路的基准电压端，由V/I转换电路为测温电桥供电，测温电桥的供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，使可编程增益放大器PGA用于测温电阻的信号放大成为可能，测温电桥的输出端与可编程增益放大器PGA的输入端连接，可编程增益放大器PGA的输出端与V/I转换电路的输入端连接；可编程增益放大器PGA的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，形成正反馈，实现了非线性补偿功能。测温电桥为由铂电阻RT作为桥路一臂的单臂电桥，采用铂电阻RT作为测温电阻，在铂电阻的测温范围内实现了低成本、高精度的温度测量。
上述铂电阻RT采用二线制或三线制铂电阻。
可编程增益放大器PGA在实现对铂电阻RT的信号进行放大的同时，为了实现零位及满度的数字调整，上述可编程增益放大器PGA采用可调零位、满度的可编程增益放大器。
上述V/I转换电路的输出电流为4mA-20mA。
共模匹配电阻Rc的电阻值通过调整零位、满度，看可编程增益放大器PGA的输出信号是否正常来选择，通常其电阻值要大于临界值。
非线性补偿电阻Rf的电阻值通过调整零位、满度，看量程中点的信号误差值是否最小来确定，这时的电阻值即为该量程下的非线性补偿电阻值。
采用本实施例铂电阻非线性修正温度变送电路的铂电阻非线性修正温度变送器，在0℃-100℃范围内用电阻箱代替铂电阻测试的结果，其最大误差≤0.025%FS。
本实施例铂电阻非线性修正温度变送电路适用于输出电流型温度变送器。
工作原理：V/I转换电路为测温电桥供电，通过共模匹配电阻Rc使可编程增益放大器PGA实现铂电阻RT测温的非线性修正，铂电阻RT随温度变化的电阻值非线性变化的信号经可编程增益放大器PGA放大，可编程增益放大器PGA输出的一部分非线性信号经非线性补偿电阻Rf反馈到可编程增益放大器PGA的输入正端，再与铂电阻RT信号叠加后实现铂电阻RT的非线性修正。
实施例2：如图2所示，一种铂电阻非线性修正温度变送电路，包括测温电桥、可编程增益放大器PGA和激励电压源，测温电桥的供电电源正端与激励电压源连接，由激励电压源为测温电桥供电，测温电桥的供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，使可编程增益放大器PGA用于测温电阻的信号放大成为可能，测温电桥的输出端与可编程增益放大器PGA的输入端连接；可编程增益放大器PGA的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，形成正反馈，实现了非线性补偿功能。测温电桥为由铂电阻RT作为桥路一臂的单臂电桥，采用铂电阻RT作为测温电阻，在铂电阻的测温范围内实现了低成本、高精度的温度测量。
上述铂电阻RT采用二线制或三线制铂电阻。
可编程增益放大器PGA在实现对铂电阻RT的信号进行放大的同时，为了实现零位及满度的数字调整，上述可编程增益放大器PGA采用可调零位、满度的可编程增益放大器。
共模匹配电阻Rc的电阻值通过调整零位、满度，看可编程增益放大器PGA的输出信号是否正常来选择，通常其电阻值要大于临界值。
非线性补偿电阻Rf的电阻值通过调整零位、满度，看量程中点的信号误差值是否最小来确定，这时的电阻值即为该量程下的非线性补偿电阻值。
采用本实施例铂电阻非线性修正温度变送电路的铂电阻非线性修正温度变送器，在0℃-100℃范围内用电阻箱代替铂电阻测试的结果，其最大误差≤0.025%FS。
本实施例铂电阻非线性修正温度变送电路适用于输出电压型温度变送器。
工作原理：激励电压源为测温电桥供电，通过共模匹配电阻Rc使可编程增益放大器PGA实现铂电阻RT测温的非线性修正，铂电阻RT随温度变化的电阻值非线性变化的信号经可编程增益放大器PGA放大，可编程增益放大器PGA输出的一部分非线性信号经非线性补偿电阻Rf反馈到可编程增益放大器PGA的输入正端，再与铂电阻RT信号叠加后实现铂电阻RT的非线性修正。
以上是本发明的基本原理及特征，本发明具体实施方式不能仅限于此，对于本行业的技术人员来说，在未脱离本发明思路的前提下，还可做出其他类似的改变，而这都应视为本发明权利要求书所要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种铂电阻非线性修正温度变送电路，其特征在于：包括测温电桥和可编程增益放大器PGA，测温电桥的供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，测温电桥的输出端与可编程增益放大器PGA的输入端连接，可编程增益放大器PGA的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，形成正反馈；测温电桥为由铂电阻RT作为桥路一臂的单臂电桥；铂电阻RT随温度变化的电阻值非线性变化的信号经可编程增益放大器PGA放大，可编程增益放大器PGA输出的一部分非线性信号经非线性补偿电阻Rf反馈到可编程增益放大器PGA的输入正端，再与铂电阻RT信号叠加后实现铂电阻RT的非线性修正；所述的可编程增益放大器PGA采用可调零位、满度的可编程增益放大器，共模匹配电阻Rc的电阻值通过调整零位、满度，看可编程增益放大器PGA的输出信号是否正常来选择，其电阻值大于临界值，非线性补偿电阻Rf的电阻值通过调整零位、满度，看量程中点的信号误差值是否最小来确定，信号误差值最小时的电阻值即为该量程下的非线性补偿电阻值。
2.根据权利要求1所述的铂电阻非线性修正温度变送电路，其特征在于：所述的温度变送电路还包括V/I转换电路，测温电桥的供电电源正端接在V/I转换电路的基准电压端，可编程增益放大器PGA的输出端与V/I转换电路的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的铂电阻非线性修正温度变送电路，其特征在于：所述的温度变送电路还包括激励电压源Vr，激励电压源Vr接在测温电桥的供电电源正端。
4.根据权利要求1所述的铂电阻非线性修正温度变送电路，其特征在于：所述的铂电阻RT采用二线制或三线制铂电阻。
CN201310145658.7A 2013-04-24 2013-04-24 铂电阻非线性修正温度变送电路 Active CN103278257B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310145658.7A CN103278257B (zh) 2013-04-24 2013-04-24 铂电阻非线性修正温度变送电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310145658.7A CN103278257B (zh) 2013-04-24 2013-04-24 铂电阻非线性修正温度变送电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103278257A CN103278257A (zh) 2013-09-04
CN103278257B true CN103278257B (zh) 2017-04-12

Family

ID=49060843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310145658.7A Active CN103278257B (zh) 2013-04-24 2013-04-24 铂电阻非线性修正温度变送电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103278257B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104482947B (zh) * 2014-12-26 2017-01-04 镇江中煤电子有限公司 矿用多制式传感器信号变送电路
CN104868856B (zh) * 2015-05-28 2018-03-23 北京凌阳益辉科技有限公司 一种非线性反馈电路及集成放大电路
CN105157867A (zh) * 2015-08-27 2015-12-16 成都众山科技有限公司 热电阻检测的温度变送器
CN105181167A (zh) * 2015-08-27 2015-12-23 成都众山科技有限公司 能提升输出电流稳定性的温度变送电路
CN105510380A (zh) * 2015-12-02 2016-04-20 上海仪电科学仪器股份有限公司 温度滴定装置
CN106525267B (zh) * 2016-12-16 2023-08-01 山东金洲科瑞节能科技有限公司 一种总线型温度测量装置
CN108880547A (zh) * 2018-08-21 2018-11-23 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 基于电流注入的电桥电路零位偏置在线校正方法
CN110333002A (zh) * 2019-06-24 2019-10-15 青岛航天半导体研究所有限公司 铂电阻温度传感器隔离放大电路及调试方法
CN112729584A (zh) * 2020-12-24 2021-04-30 西安翔腾微电子科技有限公司 一种智能化的电流输出传感器信号调理电路及调理方法
CN112763089A (zh) * 2020-12-24 2021-05-07 西安翔腾微电子科技有限公司 一种智能化电流传感器信号的调理方法及其调理电路
CN112763090B (zh) * 2020-12-24 2022-10-18 西安翔腾微电子科技有限公司 一种Pt温度传感器非线性补偿方法及电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1273915A (en) * 1969-06-20 1972-05-10 Rhone Poulenc Sa Process and device for correcting the non-linear variation of a signal as a function of a measured magnitude
US3986393A (en) * 1975-03-07 1976-10-19 Hawley Jack S Precision measuring system for down-hole production logging oil tools
CN2298508Y (zh) * 1997-05-27 1998-11-25 襄樊市自动化仪表公司 一种数字显示仪表
DE102005029319A1 (de) * 2005-06-24 2006-12-28 Abb Patent Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Temperaturdifferenz zwischen zwei Temperatursensoren
CN201680921U (zh) * 2010-04-02 2010-12-22 潍坊奥博仪表科技发展有限公司 温度变送器
CN203241168U (zh) * 2013-04-24 2013-10-16 青岛航天半导体研究所有限公司 铂电阻非线性修正温度变送电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1273915A (en) * 1969-06-20 1972-05-10 Rhone Poulenc Sa Process and device for correcting the non-linear variation of a signal as a function of a measured magnitude
US3986393A (en) * 1975-03-07 1976-10-19 Hawley Jack S Precision measuring system for down-hole production logging oil tools
CN2298508Y (zh) * 1997-05-27 1998-11-25 襄樊市自动化仪表公司 一种数字显示仪表
DE102005029319A1 (de) * 2005-06-24 2006-12-28 Abb Patent Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Temperaturdifferenz zwischen zwei Temperatursensoren
CN201680921U (zh) * 2010-04-02 2010-12-22 潍坊奥博仪表科技发展有限公司 温度变送器
CN203241168U (zh) * 2013-04-24 2013-10-16 青岛航天半导体研究所有限公司 铂电阻非线性修正温度变送电路

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"传感器电桥电路的非线性修正-用反馈补偿法修正传感器电桥电路的非线性误差";蔡明华;《青岛海洋大学学报》;19951031;第25卷(第4期);第523-528页 *
"数字式可编程增益仪用放大器PGA204的应用";杨艳等;《电子技术应用》;19961130;第52、55页第2.4节，第52页图5 *
"铂电阻测温***中非线性综合补偿的研究";张世稳;《西安电子科技大学学报》;19950930;第22卷(第3期);第345页第2节、图3 *
"高准确度温度变送器的补偿与校正方法";唐正茂等;《传感器技术》;20041231;第23卷(第4期);第50-52、55页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103278257A (zh) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103278257B (zh) 铂电阻非线性修正温度变送电路
CN109884377B (zh) 检测范围自动调节的霍尔信号测量装置及方法
CN101806602B (zh) 自动校正零偏的压阻式传感器电路
CN103278290A (zh) 压力传感器的非线性补偿电路
CN203241168U (zh) 铂电阻非线性修正温度变送电路
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
US7146860B2 (en) Method for temperature compensation of a digital pressure meter
CN203241176U (zh) 压力传感器的非线性补偿电路
CN105910726B (zh) 一种铂电阻测温的硬件非线性补偿方法
CN103592056A (zh) 一种基于温度差的温度校验仪
CN103502775A (zh) 用于校正传感器的端子上测得的电压的方法
WO2021139128A1 (zh) 一种薄膜温度传感器的测量电路
CN104006903A (zh) 发动机进气口温度传感器的检测方法
CN111693083B (zh) 在线式温湿度仪表原位校准方法
CN209485564U (zh) 一种利用负电阻校正铂电阻非线性的温度变送器
CN108195481B (zh) 一种带自诊断功能的菌种发酵温度测量装置及方法
CN204228286U (zh) 一种水分仪用温度采集电路
CN113820029A (zh) 一种用于采集终端的pt100温度采集电路
CN217278609U (zh) 一种自动校准式直流电流传感器
CN204422104U (zh) 一种带测氧补偿的炉温仪
CN205879391U (zh) 一种Pt100电阻线性化测温处理电路
CN112763090B (zh) 一种Pt温度传感器非线性补偿方法及电路
CN213956601U (zh) 一种用于铂热传感器采集的输入处理电路
CN218765673U (zh) 一种一体化温度变送器
CN211740386U (zh) 一种基于iepe适调器测量振动速度的传感器信号调理电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant