CN113267269A - 一种采用热电阻进行温度测量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用热电阻进行温度测量的方法，属于热电阻测温技术领域。本发明包括如下步骤：步骤1，根据热电阻的分度号及测温范围，获取电阻‑温度转换系数；步骤2，选取多个温度点对热电阻执行检定，获取热电阻在各个检定温度点的电阻值；步骤3，根据步骤1获取的电阻‑温度转换系数，对步骤2中获取的热电阻在各个检定温度点的电阻值进行电阻‑温度转换，获取各个检定温度点的电阻值转换后的温度值；步骤4，根据各个检定温度点的标准温度值，及转换后的温度值，获取热电阻的电阻‑温度转换修正系数；步骤5，某个温度平台下，根据热电阻的电阻值、电阻‑温度转换系数及修正系数进行温度测量。本发明能够有效提高热电阻测温的精度。
Description
技术领域
本发明涉及热电阻测温技术领域，尤其涉及一种采用热电阻进行温度测量的方法。
背景技术
压水堆核电站主回路***中采用多支热电阻测量热段、冷段温度。其温度测量信号用于堆功率控制、反应堆保护，上述热电阻的性能情况对于整个电厂的反应性控制、核安全均具有重要意义，尤其是热电阻的测量精度直接影响着反应堆功率控制的稳定性和可靠性。常规地，A级热电阻在300℃下，允许范围为-0.75℃~0.75℃，误差范围大，影响着反应堆的控制精度和保护裕量。提高温度测量的精度能有效地改善控制***和保护***的性能。
热电阻广泛应用和工业测量领域，其具有测量性能稳定，应用简单，设备故障率低等优点。工业级常用的是A级，B级热电阻，以PT100为例，A级热电阻测温300℃范围内，允许误差范围为-0.75℃~0.75℃。
热电阻的测量误差主要是由热电阻测温元件与引线的焊接性能以及热电阻的电阻温度系数引起。其中，焊接性能主要影响热电阻在0℃时的电阻值，电阻温度系数主要由热电阻的电阻丝的材质引起偏差。这两个的偏差的综合作用引起热电阻的测量偏差。研究表明，对误差贡献更明显的是焊点的质量。焊点引起初始电阻出现偏差，且随着温度升高，偏差越来越明显。焊点工艺的改进增加了工业热电阻的成本，因此不利于推广应用在工业领域。焊点引起的误差在热电阻的长期使用中不易出现明显变化，换言之，热电阻具有良好的重复测量特性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种采用热电阻进行温度测量的方法，其能够有效提高热电阻测温的精度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种采用热电阻进行温度测量的方法，包括如下步骤：
步骤1，根据热电阻的分度号及测温范围，获取电阻-温度转换系数；
步骤2，选取多个温度点对热电阻执行检定，获取热电阻在各个检定温度点的电阻值；
步骤3，根据步骤1获取的电阻-温度转换系数，对步骤2中获取的热电阻在各个检定温度点的电阻值进行电阻-温度转换，获取各个检定温度点的电阻值转换后的温度值；
步骤4，根据各个检定温度点的标准温度值，及各个检定温度点的电阻值转换后的温度值，获取热电阻的电阻-温度转换修正系数；
步骤5，某个温度平台下，根据热电阻的电阻值、电阻-温度转换系数及修正系数进行温度测量。
本发明通过多个检定温度点下，实际温度与转换温度之间的误差值，获取电阻-温度转换的修正系数，从而使得测量温度更接近实际温度，提高热电阻测量温度的精度。
作为本发明优选，所述步骤1中获取热电阻的电阻-温度转换系数的具体方法为：根据热电阻的测温下限、测温上限，及多个测温中间点，采用多阶函数计算获取转换系数。以提高电阻-温度的转换精度，从而降低后续修正的难度，最终提高测量结果的精度。
作为本发明优选，所述步骤4中获取热电阻的电阻-温度转换修正系数的具体方法为：利用直角坐标系，以转换温度值为横轴，标准温度值为纵轴，采用二阶函数分多段进行拟合，以获取修正系数。分段拟合能够有效降低拟合所带来的的误差，提高测量的精度。
作为本发明优选，所述步骤5中热电阻的电阻值为多个时刻测量结果的平均值，以提高数据的可靠性。
作为本发明优选，所述步骤5中某个温度平台最终的温度测量值为多个热电阻测量结果的平均值，以提高数据的可靠性。
作为本发明优选，所述步骤4和5之间还包括：
步骤4.5，某个温度平台下，采集多个热电阻在多个时刻的电阻值，并根据电阻-温度转换系数及修正系数得到每个热电阻在多个时刻的测量温度；计算每个热电阻在多个时刻的多个测量温度的平均值，计算所有热电阻的总温度平均值；计算每个热电阻的测量温度平均值与所有热电阻的总温度平均值的差值，若差值均小于设定阈值，则进行步骤5。本步骤采用交叉校准来验证热电阻的测温精度。
作为本发明优选，在多个温度平台下，分别进行如步骤4.5所述操作，若每个温度平台下的所述差值均小于设定阈值，则进行步骤5，以确保验证的可靠性，进一步保证热电阻的测温精度。
作为本发明优选，所述步骤2中选取的温度点具体包括：0℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、370℃。
作为本发明优选，获取热电阻的电阻-温度转换系数所采用的多阶函数具体为三阶函数。
作为本发明优选，获取热电阻的电阻-温度转换修正系数所采用的分多段拟合具体为分三段拟合，分别为0℃-100℃，100℃-200℃，200℃-370℃。
本发明的优点是：
1、通过修正系数来有效提高热电阻测温的精度；
2、通过交叉校准有效验证了本测温方法的合理性及可靠性；
3、采用多阶函数来获取电阻-温度转换系数，提高了转换精度；
4、采用分段拟合来获取修正系数，降低了测量误差。
附图说明
图1为本发明一种采用热电阻进行温度测量的方法的流程图；
图2为本发明中PT100热电阻的电阻-温度转换示意图；
图3为本发明中PT100热电阻的电阻-温度转换结果示意图；
图4为本发明中PT100热电阻的电阻-温度转换结果分段拟合曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
一种采用热电阻进行温度测量的方法，包括如下步骤：
步骤1，根据热电阻的分度号、热电阻的测温下限、测温上限，及多个测温中间点，采用三阶函数计算获取电阻-温度转换系数；以PT100热电阻为例，其温度测量范围为37.8℃~360℃，计算得到如图2所示的电阻-温度转换系数：y=0.00000063x3+0.00077224x2+2.38503x-246.863。
步骤2，对m个热电阻参考IEC60751标准执行检定，检定选取多个温度点ti（i=1,2，…n），本例中选取9个点检定。在0℃，50℃，100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃，370℃执行检定，满足A级要求，获取m个热电阻在检定点的电阻值；
步骤3，根据步骤1获取的电阻-温度转换系数，对步骤2中获取的热电阻在各个检定温度点的电阻值进行电阻-温度转换，获取各个检定温度点的电阻值转换后的温度值；如图3所示为某个热电阻在0℃，50℃，100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃，370℃平台下测量的电阻值及转换后的温度值。
步骤4，根据如图3所示的各个检定温度点的标准温度值，及各个检定温度点的电阻值转换后的温度值，利用直角坐标系，以转换温度值为横轴，标准温度值为纵轴，采用二阶函数分多段进行拟合，以获取修正系数。拟合曲线如图4所示，三段拟合修正系数分别为：0℃-100℃段：y=2E-06x2+1.0013x+0.0921；100℃-200℃段：y=6E-06x2+1.0004x+0.1399；200℃-370℃段：y=1E-05x2+0.9978x+0.4293。
步骤4.5，在多个温度平台下，分别进行如下交叉校准操作：采集m个热电阻在n个时刻的电阻值，并根据电阻-温度转换系数及修正系数得到每个热电阻在n个时刻的测量温度；计算每个热电阻在多个时刻的多个测量温度的平均值Tavgi(i=1,2,..n)，计算所有热电阻的总温度平均值Tavgm；计算每个热电阻的测量温度平均值与所有热电阻的总温度平均值的差值；若每个温度平台下的所述差值均小于设定阈值，则进行步骤5。
步骤5，某个温度平台下，根据多个热电阻的电阻值、电阻-温度转换系数及修正系数进行温度测量，并将多个温度测量结果的平均值作为该温度平台的测量温度。其中，每个热电阻的电阻值为在该温度平台下多个时刻测量结果的平均值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据热电阻的分度号及测温范围，获取电阻-温度转换系数；
步骤2，选取多个温度点对热电阻执行检定，获取热电阻在各个检定温度点的电阻值；
步骤3，根据步骤1获取的电阻-温度转换系数，对步骤2中获取的热电阻在各个检定温度点的电阻值进行电阻-温度转换，获取各个检定温度点的电阻值转换后的温度值；
步骤4，根据各个检定温度点的标准温度值，及各个检定温度点的电阻值转换后的温度值，获取热电阻的电阻-温度转换修正系数；
步骤5，某个温度平台下，根据热电阻的电阻值、电阻-温度转换系数及修正系数进行温度测量。
2.根据权利要求1所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，所述步骤1中获取热电阻的电阻-温度转换系数的具体方法为：根据热电阻的测温下限、测温上限，及多个测温中间点，采用多阶函数计算获取转换系数。
3.根据权利要求1所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，所述步骤4中获取热电阻的电阻-温度转换修正系数的具体方法为：利用直角坐标系，以转换温度值为横轴，标准温度值为纵轴，采用二阶函数分多段进行拟合，以获取修正系数。
4.根据权利要求1所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，所述步骤5中热电阻的电阻值为多个时刻测量结果的平均值。
5.根据权利要求1所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，所述步骤5中某个温度平台最终的温度测量值为多个热电阻测量结果的平均值。
6.根据权利要求1所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，所述步骤4和5之间还包括：
步骤4.5，某个温度平台下，采集多个热电阻在多个时刻的电阻值，并根据电阻-温度转换系数及修正系数得到每个热电阻在多个时刻的测量温度；计算每个热电阻在多个时刻的多个测量温度的平均值，计算所有热电阻的总温度平均值；计算每个热电阻的测量温度平均值与所有热电阻的总温度平均值的差值，若差值均小于设定阈值，则进行步骤5。
7.根据权利要求6所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，在多个温度平台下，分别进行如步骤4.5所述操作，若每个温度平台下的所述差值均小于设定阈值，则进行步骤5。
8.根据权利要求1所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，所述步骤2中选取的温度点具体包括：0℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、370℃。
9.根据权利要求2所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，获取热电阻的电阻-温度转换系数所采用的多阶函数具体为三阶函数。
10.根据权利要求3所述的一种采用热电阻进行温度测量的方法，其特征在于，获取热电阻的电阻-温度转换修正系数所采用的分多段拟合具体为分三段拟合，分别为0℃-100℃，100℃-200℃，200℃-370℃。
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