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

本发明专利技术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，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。该铂电阻温度传感器测量电路，包括输入电压V

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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R3作为铂电阻温度传感器的电阻，固定电阻R1、固定电阻R2、固定电阻R4具有相同的标称值即R1＝R2＝R4＝R
30
，其中R
30
表示铂电阻温度传感器在初始状态下的电阻值。在初始状态下，1/4电桥达到平衡状态，被测温度发生变化时，铂电阻温度传感器的阻值R3也会随之发生变化，此时1/4电桥的初始平衡状态将被打破，1/4电桥输入电压V
I
与输出电压V
O
的关系式为：
[0004][0005]令则有
[0006][0007]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；
[0008]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
I
为5V，则在的范围内，1/4电桥输入电压V
I
与输出电压V
O
的关系式曲线及其线性回归曲线参见图2。由图2可知，输入电压V
I
与输出电压V
O
呈非线性，且其非线性高达23.81％。这给后续处理电路及其计算程序都带来一定困难，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。

技术实现思路

[0009]本专利技术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。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0011]一种铂电阻温度传感器测量电路，包括输入电压V
I
和1/4电桥，所述1/4电桥包括构成其中一个相邻桥臂的第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2，以及构成另一相邻桥臂的铂电阻温度传感器R
30
和第四桥臂电阻R4；
[0012]其特殊之处在于：
[0013]所述第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2的阻值为R
a
；
[0014]所述铂电阻温度传感器R
30
初始状态下的电阻值和第四桥臂电阻R4的阻值为R
b
；
[0015]且R
a
和R
b
满足以下关系：R
a
/R
b
＞10。
[0016]进一步地，40＞R
a
/R
b
＞20。
[0017]进一步地，R
a
/R
b
＝25。
[0018]同时，本专利技术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：
[0019]定义1/4电桥中其中一个相邻桥臂的第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2的阻值为R
a
，设另一相邻桥臂的铂电阻温度传感器R
30
和第四桥臂电阻R4的阻值为R
b
；
[0020]设置R
a
和R
b
的阻值，使得R
a
/R
b
＞10。
[0021]进一步地，40＞R
a
/R
b
＞20。
[0022]进一步地，R
a
/R
b
＝25。
[0023]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0024](1)本专利技术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
30
初始状态下的电阻值，以及R
a
和R
b
满足的关系：R
a
/R
b
＞10。
[0025](2)本专利技术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
[0026]图1为现有铂电阻温度场传感器测量电路图；
[0027]图2为1/4电桥输入电压V
O
和输出电压V
I
与ε的关系式；
[0028]图3为本专利技术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；
[0029]图4为本专利技术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
I
、输出电压V
O
线性关系的影响曲线图，其中β表示相邻桥臂电阻比；
[0030]图5为本专利技术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
[0031]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
I
和1/4电桥，所述1/4电桥包括构成其中一个相邻桥臂的第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2，以及构成另一相邻桥臂的铂电阻温度传感器R
30
和第四桥臂电阻R4；
[0032]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
I
与输出电压V
O
之比的关系。B是对A曲线的线性化拟合曲线，函数关系式为二者之间的量化关系。R为残差平方和，用于表征拟合效果的优劣，获得y＝
‑
0.3013x+0.0552，R2＝0.9153。
[0033]如图3所示，R
30
为铂电阻温度传感器初始状态下的电阻值，第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2的阻值为R
a
；铂电阻温度传感器R
30
初始状态下的电阻值和第四桥臂电阻R4的阻值为R
b
，可得
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铂电阻温度传感器测量电路，包括输入电压V
I
和1/4电桥，所述1/4电桥包括构成其中一个相邻桥臂的第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2，以及构成另一相邻桥臂的铂电阻温度传感器R
30
和第四桥臂电阻R4；其特征在于：所述第一桥臂电阻R1和第二桥臂电阻R2的阻值为R
a
；所述铂电阻温度传感器R
30
初始状态下的电阻值和第四桥臂电阻R4的阻值为R
b
；且R
a
和R
b
满足以下关系：R
a
/R
b
＞10。2.根据权利要求1所述铂电阻温度传感器测量电路，其特征在于：40＞R
a
/R
b
＞20。3.根据权利要求2所述铂电阻温度传感器测量电路，其特征在于：R

【专利技术属性】
技术研发人员：白伟，邓鹏波，郑显锋，张春生，雷晓娟，张琪，张婧，
申请(专利权)人：西安航天计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：