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鉑電阻測溫電路的線性化設(shè)計方法
摘要:介紹一種基于A/D轉(zhuǎn)換原理的鉑電阻測溫的非線性校正方法,分析了鉑電阻線性測溫的原理,并給出了A/D轉(zhuǎn)換器7135與單片機(jī)89C51接口電路及試驗數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞:鉑電阻,測溫電路設(shè)計,模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換非線性校正,數(shù)據(jù)采集
一、引言
鉑電阻溫度傳感器,因其測量范圍大,復(fù)現(xiàn)性好,穩(wěn)定性強(qiáng)等特點而被廣泛使用。
在精密測量系統(tǒng)中,鉑電阻測溫系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示:鉑電阻信號通常通過橋式電路轉(zhuǎn)換為電壓信號,再經(jīng)過放大及A/D轉(zhuǎn)換后送微處理器進(jìn)行處理。為了能對鉑電阻測溫的非線性進(jìn)行校正,作者利用雙積分A/D轉(zhuǎn)換原理,設(shè)計了一種高精度的鉑電阻測溫非線性校正方案。實踐證明,該方法不僅性能穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,而且在0~200℃范圍內(nèi)準(zhǔn)確度可達(dá)到0.15%FS±4字。
二、非線性校正原理
1、非線性A/D轉(zhuǎn)換原理因為鉑電阻經(jīng)橋路檢測后,其輸出電壓UM與被測溫度q之間具有函數(shù)關(guān)系:
式中:A,B為常系數(shù)。
如果能構(gòu)造成一個函數(shù)電路,使其具有與上式相同的函數(shù)形式:
同時使UM=UN,則容易得出q=t(這里,“q=t”僅有數(shù)學(xué)意義,實際上它們的量綱是不一樣的)。這樣,在UM=UN的前提下,溫度q的測量問題就轉(zhuǎn)化為對時間t的測量了。
以上是本文闡述的以變量變換的形式實現(xiàn)傳感器非線性校正的設(shè)計思想。這里t的量綱為時間,其測量過程是通過雙積分A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。雙斜率積分轉(zhuǎn)換表達(dá)為:
(1)式中:Uin—A/D轉(zhuǎn)換時模擬輸入電壓,
T1—A/D轉(zhuǎn)換過程中正向積分時間,
T2—A/D轉(zhuǎn)換過程中反向積分時間,
Uref—A/D轉(zhuǎn)換時參考輸入電壓。
當(dāng)Uref為定值時,Uin與T2具有線
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