本实用新型专利技术属于工业生产过程检测领域，具体涉一种高精度的铂电阻温度测量装置。测量装置由恒流源驱动电路、四线制铂电阻接口电路、仪用放大电路、抗混叠滤波电路、采样保持电路以及A/D采样电路构成。恒流源由二个低噪声、低失调、高开环增益的双极性运算放大器OP07CD组成；四线制接口电路分为恒流源动力引线和电压驱动引线两部分；仪用放大电路由二级差分放大电路组成；抗混叠滤波电路为RC低通滤波电路；A/D转换器为24位高分辨率A/D转换器CS5550。本实用新型专利技术装置测量精度高，标定后温度测量误差小于±0.03℃，可以满足工业生产过程中对温度测量的高精度要求。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于工业生产过程检测领域，具体涉一种高精度的铂电阻温度测量装置。测量装置由恒流源驱动电路、四线制铂电阻接口电路、仪用放大电路、抗混叠滤波电路、采样保持电路以及A/D采样电路构成。恒流源由二个低噪声、低失调、高开环增益的双极性运算放大器OP07CD组成；四线制接口电路分为恒流源动力引线和电压驱动引线两部分；仪用放大电路由二级差分放大电路组成；抗混叠滤波电路为RC低通滤波电路；A/D转换器为24位高分辨率A/D转换器CS5550。本技术装置测量精度高，标定后温度测量误差小于±0.03℃，可以满足工业生产过程中对温度测量的高精度要求。【专利说明】一种高精度的铂电阻温度测量装置
本技术涉及工业生产过程检测领域，特别是涉及一种高精度的PtlOO钼电阻温度测量装置。
技术介绍
温度是工业生产过程中非常重要的测量参数，温度测量和控制的准确性直接影响产品生产和产品质量。随着测量技术的发展，对温度测量精度的要求也越来越高，譬如，化工行业联合制碱中要求温差控制在±0.2°C，在色谱仪的工作范围内要求温度测量优于±0.05°C。钼电阻温度传感器因具有精度高、线性度好、响应速度快等诸多优点，被作为工业精密测量系统中广泛使用的理想测温元件。采用钼电阻进行高精度温度测量需要克服几个技术难点:引线电阻、自热效应、元器件漂移以及噪声干扰等，现有的测量装置还不能同时解决上述问题。本技术采用微电流驱动四线制PtlOO钼电阻的测温方案，可以完全去除引线电阻引起的误差，有效减少自热效应，通过使用抗干扰滤波技术降低噪声、抑制干扰、减少系统误差，提高系统的测量精度和稳定性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种高精度的四线制钼电阻温度测量装置。 本技术所采用的技术方案是: 测量装置由恒流源驱动电路、四线制钼电阻接口电路、仪用放大电路、抗混叠滤波电路、采样保持电路以及A/D采样电路构成。 (I)恒流源电路 恒流源是钼电阻测温电路中的关键模块，其功能是将钼电阻温度传感器感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号。恒流源由二个低噪声、低失调、高开环增益的双极性运算放大器0P07⑶组成，恒流源参考电压由超低噪声的LD0XFET基准电压源A/DR441B提供稳定电压，所有电阻均选用精度0.1 %的精密电阻 (2)四线制钼电阻接口电路 为消除钼电阻引线电阻对测量精度造成的影响，PtlOO钼电阻采用四线制接法。四线制接口电路分为恒流源动力引线和电压驱动引线两部分，将驱动PtlOO的恒流源与温度检测电路分开，保证即使引线电阻出现变化产生压降也不会影响温度测量的准确性。 (3)仪用放大电路 恒流源电流流过四线制钼电阻产生的差分信号通过仪用放大电路输出一个单端对地的信号，能够有效减少系统中共模干扰对其影响。仪用放大电路由二个运算放大器按同相输入接法组成第一级差分放大电路，第三运算放大器组成第二级差分放大电路，该仪用放大器具有增益可调节、高输入阻抗、低输出阻抗、高共模抑制比特点。 (4)抗混叠滤波与采样保持电路 在测温系统的数据采集过程中，不可避免地会混入干扰信号。为了最大程度地抑制混淆现象，采用抗混叠滤波和采样保持电路将混叠信号进行衰减和滤除。抗混叠滤波电路为RC低通滤波电路，采样保持电路在采样阶段与低通滤波电路直接相连。 (5)A/D 转换器 A/D转换器是数据采集器的核心器件，决定了系统的测量精度。选用24位高分辨率A/D转换器CS5550，自带数字滤波器，通过配置寄存器的转换次数进行均值滤波。 工作过程是:恒定电流通过PtlOO产生相应的电压信号，先进入仪用放大电路，去除共模干扰并进行适当放大，再通过抗混叠滤波电路和采样保持电路去除高频谐波，然后输入高精度A/D转换器。 A/D转换后的数字信号可提供给单片机系统进行数字滤波，最终得出真实温度。 本技术的有益技术效果是:高精度的PtlOO钼电阻温度测量装置达到了测量精度高、误差小的要求，具有良好的可靠性、稳定性和实用性，标定后温度测量误差小于±0.03°C，可以满足工业生产过程中对温度测量的高精度要求。 【专利附图】【附图说明】 图1是四线制钼电阻PtlOO高精度测温系统结构图。 图2是恒流源驱动电路图。 图3是钼电阻PtlOO四线制接口电路。 图4是仪用放大电路。 图5是抗混叠滤波和采样保持电路。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术装置的【具体实施方式】做进一步说明。 PtlOO钼电阻是利用金属钼(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成的温度传感器，用PtlOO作为测温元件进行温度测量的关键是要准确测量出PtlOO的电阻值。按照IEC751国际标准，现在常用的PtlOO (Rtl= 100 Ω)是以温度系数TCR = 0.003 851为标准统一设计的钼电阻。它的温度电阻特性非线性度小，实际计算一般采用线性化处理，温度计算公式如下:t = (Rt-1OO)/0.3851。 根据PtlOO钼电阻的温度特性，的四线制PtlOO钼电阻高精度测温系统如图1所 /Jn ο 恒流源是钼电阻测温电路中的关键模块，其功能是将钼电阻温度传感器感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号。恒流源电路如图2所示，其中，运算放大器Ul构成加法器，U2构成电压跟随器。U1、U2选用低噪声、低失调、高开环增益的双极性运算放大器0P07CD。V,ef为恒流源参考电压，由超低噪声LD0XFET基准电压源A/DR441B提供稳定电压，温度系数为3ppm/°C，实际输出为2.485V。Rref = 1kQ为参考电阻，R5、R6、R7、R8为分压电阻，均选用精度0.1 %的精密电阻且R5 = R6 = R7 = R8 = 1kQ。该恒流源电路具有输出电流恒定、输出阻抗大、温度稳定性好、负载一端可接地特点，输出电流lout = Vref/Rref = 248.5 μ A0 在钼电阻高精度温度测量系统中，引线电阻一定不能忽略。常规的二线制、三线制钼电阻测温方法是忽略其引线电阻或者近似认为引线电阻值相等，这两种方法的测量值和真实值存在一定的偏差，且引线越长，误差越大。为消除钼电阻引线电阻对测量精度造成的影响，PtlOO钼电阻采用四线制接法。四线制接口电路如图3所示，分为恒流源动力引线和电压驱动引线两部分。其中，Rp R2 二条引线属于恒流源动力引线，将钼电阻传感器连接到恒流源；R3、R4 二条引线属于电压驱动引线，将PtlOO钼电阻的电压信号连接到仪用放大电路。将驱动PtlOO钼电阻的恒流源与温度检测电路分开，保证即使R1和R2 二条引线电阻出现变化产生压降也不会影响温度测量。R1、R2、R3、R4为引线电阻。 共模干扰是采集系统中常见的一种干扰，主要由外界功率器件感应耦合、辐射耦合以及电路不平衡性产生。恒流源通过四线制钼电阻产生的差分信号通过仪用放大电路输出一个单端对地的信号，能够有效减少系统中共模干扰对其影响。仪用放大电路如图4所示。由运算放大器U3、U4按同相输入接法组成第一级差分放大电路，运算放大器U5组成第二级差分放大电路，将U3、U4的输出作为U5的输入。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度的铂电阻温度测量装置，其特征在于，测量装置由恒流源驱动电路、四线制铂电阻接口电路、仪用放大电路、抗混叠滤波电路、采样保持电路以及A/D采样电路构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘丰，潘杰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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