用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法技术

本发明专利技术公开了一种用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法，用于解决现有技术对73K以下工业铂电阻的温度测量误差较大，难以满足精度更高的测量需求的问题；该方法包括：通过四引线方法和消除热阻方法相结合，完成工业铂电阻的温度与电阻值对应关系测量；根据采集数据，拟合得出30K至73K温区下的工业铂电阻与温度值的对应公式；将公式通过计算机编程写入采集模块中；采集模块实现对30

【技术实现步骤摘要】
用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法


[0001]本专利技术涉及工业铂电阻的温度测量
，具体为用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法。

技术介绍

[0002]物体的冷热程度常用“温度”这个物理量来表示，而温度需借助于某种物质的某种特效随温度变化的一定规律来测量。由于铂金属的电阻对温度比较敏感，作为热敏元件被广泛应用与工业温度测量中。目前现行的铂电阻技术和检定规程主要依据IEC60751-2008，按照标准，目前的铂电阻最低的测量温度为73K，而更低温度下的精准测量，则无法使用该标准中的拟合式进行温度与电阻值之间的转换计算。
[0003]在低温技术的应用中，低温测量是关键技术之一，如在超导应用领域，低温作为超导最重要的辅助系统，其温度的准备测量直接关系着装置的安全。目前适用于73K以下的温度测量传感器已经被专利技术且实现了产量化制造，但价格总体较为昂贵，如美国lakeshore公司生产的CERNOX电阻传感器，其价格是工业铂电阻价格的数百倍。因此如何扩展工业铂电阻的使用范围，尽可能的将其测量范围向低于73K延伸，降低测量成本，是一项十分有意义的工作；
[0004]现有在在铂电阻(PT100)在73-273K区域时的电阻值与温度值之间的拟合公式一如下：
[0005]R
t
＝R0[1+A1(t-273.15)+B1(t-273.15)2+C1(t-373.15)t3][0006]其中：R
t
为在温度t时的电阻值；R0为在温度t＝273.15K时的电阻值；A1、B1、C1均为修正系数，分别为：
[0007]A1＝3.9083
×
10-3
K-1
；
[0008]B1＝-5.775
×
10-7
K-2
；
[0009]C1＝-4.183
×
10-12
K-3
；
[0010]通过该方法采集模块可测试到73-273K温区范围内的温度；
[0011]目前最常用的做法是在IEC60751-2008标准中，直接线性化的使用拟合曲线进行73K以下测量，但实验结果表明，其误差较大，难以满足精度更高的测量需求。因此通过修正和多项式拟合的方式，完成工业铂电阻30-73K温区范围内温度与电阻转换的方法，实现工业铂电阻在30-73K温区范围内的精准测量，是十分有意义的一项工作。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的就在于为了解决现有技术对73K以下工业铂电阻温度测量误差较大，难以满足精度更高的测量需求的问题，而提出一种适用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法。
[0013]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法；该方法包括：
[0014]通过四引线方法和消除热阻方法相结合，完成工业铂电阻的温度与电阻值对应关系测量得到得到采集数据；
[0015]根据采集数据，拟合得出30K至73K温区下的工业铂电阻与温度值的对应公式；
[0016]将公式通过计算机编程写入采集模块中；采集模块实现对30-73K温区范围内的温度测量。
[0017]优选的，所述通过四引线方法和消除热阻方法相结合的具体过程为：通过四引线方法，在铂电阻温度传感器引出端，对原有的2引脚进行分裂，每个引脚分别焊接2根测量线，同时将不同引脚上的测量线进行两两双绞，消除测量过程中的电磁干扰和测量线带来电压采集误差；同时引入消除热阻法，在对铂电阻进行伏安法测电阻时，每组测量过程中，改变电流方向，记录正向和方向加载电流下的电压值；由于铂电阻的热阻不会因为电流方向的改变而改变，但电阻电压却会因为电流方向的改变而改变，因此根据可进一步消除铂电阻自身的热阻对测量造成的影响；
[0018]优选的，所述公式为：
[0019][0020]其中R
t
为在温度t时的电阻值，A2、B2、C2和D2均为修正系数，分别为：
[0021]A2＝-3.125909
×
10-4
K-4
；
[0022]B2＝1.979458
×
10-2
K-3
；
[0023]C2＝-4.804139
×
10-1
K-2
；
[0024]D2＝7.69977K-1
。
[0025]优选的，拟合出公式的过程中还包括：将工业铂电阻的电阻值缩小10倍进行计算；
[0026]优选的，工业铂电阻为PT100和PT1000系列的电阻。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028]1、使用电阻值对所调用的拟合公式进行定义，此方法可以避免在采集过程中温度出现不稳定抖动，给测量和数据分析造成影响；
[0029]2、相比于利用高阶公式多次分段拟合方法，本方法利用了四阶拟合，在保证精度的基础上，降低了计算量，提高了运算和采集速度，适用于更广泛的温度采集仪器；
[0030]3、可以实现30-73K温区下的温度测量，测量精度在1K范围内；
[0031]4、适用于PT100和PT1000系列工业铂电阻，工业化程度高，通用范围广，有利于在工业生产中的大量使用。
附图说明
[0032]为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0033]图1为本专利技术的不同仪表和采集方法数据对比的曲线图。
具体实施方式
[0034]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]一种用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法；该方法包括：
[0036]通过四引线方法和消除热阻方法相结合，完成工业铂电阻的温度与电阻值对应关系测量得到得到采集数据；
[0037]根据采集数据，拟合得出30K至73K温区下的工业铂电阻与温度值的对应公式；
[0038]将公式通过计算机编程写入采集模块中；采集模块实现对30-73K温区范围内的温度测量。
[0039]优选的，所述通过四引线方法和消除热阻方法相结合的具体过程为：通过四引线方法，在铂电阻温度传感器引出端，对原有的2引脚进行分裂，每个引脚分别焊接2根测量线，同时将不同引脚上的测量线进行两两双绞，消除测量过程中的电磁干扰和测量线带来电压采集误差；同时引入消除热阻法，在对铂电阻进行伏安法测电阻时，每组测量过程中，改变电流方向，记录正向和方向加载电流下的电压值；由于铂电阻的热阻不会因为电流方向的改变而改变，但电阻电压却会因为电流方向的改变而改变，因此根据可进一步消除铂电阻自身的热阻对测量造成的影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法，其特征在于，该方法包括：通过四引线方法和消除热阻方法相结合，完成工业铂电阻的温度与电阻值对应关系测量得到得到采集数据；根据采集数据，拟合得出30K至73K温区下的工业铂电阻与温度值的对应公式；将公式通过计算机编程写入采集模块中；采集模块实现对30-73K温区范围内的温度测量。2.根据权利要求1所述的用于30至73K内工业铂电阻的温度与电阻值转换方法，其特征在于，所述通过四引线方法和消除热阻方法相结合的具体过程为：通过四引线方法，在铂电阻温度传感器引出端，对原有的2引脚进行分裂，每个引脚分别焊接2根测量线，同时将不同引脚上的测量线进行两两双绞，消除测量过程中的电磁干扰和测量线带来电压采集误差；引入消除热阻法，在对铂电阻进行伏安法测电阻时，每组测量过程中，改变电流方...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹春龙，丁开忠，刘承连，杜庆庆，陆坤，宋云涛，
申请(专利权)人：中国科学院等离子体物理研究所，
类型：发明
国别省市：