一种铂电阻温度传感器测量电路及改善输出线性度的方法

技术领域

本发明具体涉及一种铂电阻温度传感器测量电路及改善输出线性度的方法。

背景技术

以Pt100铂电阻温度传感器为例，假设其温度测量范围为(-200℃～200℃)则在-200℃时，铂电阻温度传感器对应的电阻值为18.52Ω，在200℃时铂电阻温度传感器的理论电阻值为175.86Ω。采用1/4电桥，以0℃(100.00Ω)为参考点，则铂电阻温度传感器的电阻变化率范围为(-0.8148～0.7586)，近似变化范围为(-100％～100％)，如果扩大铂电阻温度传感器的测量范围，那么铂电阻温度传感器的电阻变化率的范围将进一步扩大。

在实际工程应用中，大多采用1/4电桥来直接测量电阻的变化，进而获得被测温度。测量电路原理参见图1，从图1中可以看出，将固定电阻R

令

式中，R表示铂电阻温度传感器基本电阻，ΔR表示电阻变化量，ε表示铂电阻温度传感器的阻值变化率；

在图1所示的铂电阻温度传感器测量电路中，假设1/4电桥供电电压，即输入电压V

发明内容

本发明的目的是解决现有铂电阻温度传感器测量电路，难以满足绝大多数工业应用场合的铂电阻温度传感器的测量准确度要求的技术问题，而提供一种铂电阻温度传感器测量电路及改善输出线性度的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种铂电阻温度传感器测量电路，包括输入电压V

其特殊之处在于：

所述第一桥臂电阻R

所述铂电阻温度传感器R

且R

进一步地，40＞R

进一步地，R

同时，本发明还提供了一种铂电阻温度传感器测量电路改善输出线性度的方法，其特殊之处在于：

定义1/4电桥中其中一个相邻桥臂的第一桥臂电阻R

设置R

进一步地，40＞R

进一步地，R

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

(1)本发明铂电阻温度传感器测量电路，在保持测量原理不变的前提下，通过理论分析找出了对电路输出线性的影响参量。在此基础上给出了改进型处理电路中铂电阻温度传感器R

(2)本发明铂电阻温度传感器测量电路改善输出线性度的方法，仅需调整铂电阻温度传感器测量电路相邻桥臂上的阻值，即可达到改善和优化电路输出线性的目的，具有成本低，精度高、适用面广的优点。

附图说明

图1为现有铂电阻温度场传感器测量电路图；

图2为1/4电桥输入电压V

图3为本发明铂电阻温度传感器测量电路改善输出线性度的方法实施例中1/4电桥的电路图；

图4为本发明铂电阻温度传感器测量电路改善输出线性度的方法实施例中β对输入电压V

图5为本发明铂电阻温度传感器测量电路改善输出线性度的方法实施例中β对铂电阻温度传感器测量电路非线性的影响关系曲线图。

具体实施方式

如图1所示，一种铂电阻温度传感器测量电路，包括输入电压V

如图2所示，A曲线表示在各桥臂初始电阻相同的条件下，被测电阻的变化率与输入电压V

如图3所示，R

令

由(2)式可知：对铂电阻温度传感器测量电路输出线性有影响的参量为β和ε。其中ε为被测量值，无法进行人为干预。但β可通过设置不同的参数来调节；

如图4所示，在输入电压V

表1β对电路非线性的影响关系数据汇总表

从表1可知，虽然增加β值可以明显改善铂电阻温度传感器测量电路的输出线性度，但铂电阻温度传感器测量电路的灵敏度却随着β值的增加而降低，当β＞20以后，随着β的增加，铂电阻温度传感器测量电路的线性优化效果已经逐渐减弱。

如图5所示，随着β的增大，β对铂电阻温度传感器测量电路非线性的影响关系曲线越来越平缓，非线性的变化越来越小，为此本发明中取β＝25。将β＝25代入式(2)得到式(3)：

确定β＝25以后，1/4电桥铂电阻温度传感器测量电路的输出非线性从23.81％提高到1.3％，能够满足绝大多数工业应用场合的温度传感器的测量准确度要求。