一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法，基于铂电阻随温度非线性变化以及测温系统输出电压非线性变化的特点，利用两点标定、线性插值和非线性回归校正的方式对温度进行解算；与目前通用的多点标定、分段插值计算温度方法相比，其优点在于较宽测温区间下仅需对测温区间边界点进行标定，通过对插值计算的理论电阻值进行非线性回归校正即可克服铂电阻的阻值随温度非线性变化以及测温电路输出电压非线性变化的问题，使测温系统测温精度不受测温系统硬件条件限制，使用极少硬件资源即可满足高精度温度测量需求，根据铂电阻的阻值

【技术实现步骤摘要】
一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法


[0001]本专利技术属于铂电阻测温的
，涉及一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法。

技术介绍

[0002]温度测量作为通用测量技术，其作用非常广泛，尤其在材料科学、航空航天以及工业控制领域，对于温度测量的准确性都有极高要求。而在众多温度传感器中，铂电阻式温度传感器以其相对更加稳定和线性度更优的特点被广泛使用。在测温系统中，通常使用二线制、三线制或四线制测温电路对铂电阻阻值R进行转换，转换后得到与之对应的电压值，再通过A/D转换得到采样值，一般在测温区间范围较窄的环境中，将区间边界值电阻阻值R、A/D采样值进行标定，再通过插值计算的方式即可近似求出温度。但是在测温范围较宽的环境中，受铂电阻的阻值随温度变化非线性特点和目前公开的二线制、三线制以及四线制铂电阻测温电路电阻
‑
电压转换非线性的特点影响，以上简单的两点标定搭配线性插值计算温度的方法变得不再适用，在宽范围测温环境下，中温区的解算误差将大大增加，不满足高精度测温要求。
[0003]为了解决以上问题，现普遍采用多点标定并搭配分段插值计算的方式计算温度，在区间内默认所有相关量之间关系为线性，此方法理论上可以提高中温区测量精度，但是存在如下缺点：
[0004]1、需要进行多次标定并存储标定数据以提高解算精度，消耗大量硬件存储资源。
[0005]2、需要在测温系统中使用大量存储空间用于存储铂电阻分度表。
[0006]3、测温系统测温精度完全受限于测温系统的硬件资源，在硬件资源有限条件下无法做到宽范围、高精度的温度测量。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法，在所需硬件存储资源极少的前提下，仅需测温系统存储两次标定值即可以高精度解算温度值。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法，基于铂电阻测温系统实现，包括以下步骤：
[0010]步骤1、确定铂电阻分度表在测温区间[T0，T
M
]对应的电阻值区间[R0，R
M
]；
[0011]步骤2、将阻值为R0和R
M
的固定电阻器接入铂电阻测温系统进行标定，得到采样值区间[S0，S
M
]；
[0012]步骤3、根据电阻值区间[R0，R
M
]与采样值区间[S0，S
M
]的线性比例关系，采用线性插值公式计算出任意介质温度T
t
条件下对应的理论电阻值R
t
，并记录任意介质温度T
t
条件下替代铂电阻接入比电阻测温系统中的真实电阻器的阻值Zt；
[0013]步骤4、以理论电阻值R
t
为自变量，以真实电阻器的阻值Z
t
为因变量进行非线性回
归得到电阻值校正公式；
[0014]步骤5、采用电阻值校正公式对步骤3中计算得到的理论电阻值R
t
进行校正得到校正理论电阻值R
t
’
；
[0015]步骤6、以真实电阻器的阻值Z
t
为自变量，以任意介质温度T
t
为因变量进行非线性回归得到温度校正公式；
[0016]步骤7、将步骤5中计算得到的校正理论电阻值R
t
’
带入温度校正公式以得到校正介质温度T
t
’
。
[0017]上述铂电阻测温系统为现有技术且并不是本专利技术的改进点，固其具体结构以及使用方法在此不再赘述。
[0018]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述步骤3中的线性插值公式具体为：
[0019][0020]其中：R
t
为铂电阻在任意介质温度T
t
条件下对应的理论电阻值；R0为铂电阻分度表在T0温度时对应的电阻值读数；R
M
为铂电阻分度表在T
M
温度时对应的电阻值读数；S0为阻值为R0的固定电阻器接入铂电阻测温系统测定的标定值；S
M
为阻值为R
M
的固定电阻器接入铂电阻测温系统测定的标定值；S
t
为铂电阻在任意介质温度T
t
条件下经过铂电阻测温系统输出的采样值。
[0021]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述步骤4中的电阻值校正公式具体为：
[0022]Z
t
＝a
n
×
R
tn
+a
n
‑1×
R
tn
‑1...+a3×
R
t3
+a2×
R
t2
+a1×
R
t
+a0；
[0023]其中：Z
t
为替代铂电阻接入比电阻测温系统中的真实电阻器的阻值；R
t
为铂电阻在任意介质温度T
t
条件下对应的理论电阻值；a0‑
a
n
为校正系数。
[0024]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述步骤6中的温度校正公式具体为：
[0025]T
t
＝A
n
×
Z
tn
+A
n
‑1×
Z
tn
‑1...+A3×
Z
t3
+A2×
Z
t2
+A1×
Z
t
+A0；
[0026]其中：T
t
为任意介质温度；Z
t
为替代铂电阻接入比电阻测温系统中的真实电阻器的阻值；A0‑
A
n
为校正系数。
[0027]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述步骤7中校正介质温度T
t
’
的计算公式具体为：
[0028][0029]其中：T
t
’
为校正介质温度；Z
t
’
为校正真实电阻器的阻值；R
t
’
为校正理论电阻值。
[0030]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0031]本专利技术基于铂电阻随温度非线性变化以及测温系统输出电压非线性变化的特点，利用两点标定、线性插值和非线性回归校正的方式对温度进行解算；与目前通用的多点标定、分段插值计算温度方法相比，其优点在于较宽测温区间下仅需对测温区间边界点进行标定，通过对插值计算的理论电阻值进行非线性回归校正即可克服铂电阻的阻值随温度非线性变化以及测温电路输出电压非线性变化的问题，使测温系统测温精度不受测温系统硬件条件限制，使用极少硬件资源即可满足高精度温度测量需求，根据铂电阻的阻值
‑
温度分
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法，基于铂电阻测温系统实现，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定铂电阻分度表在测温区间[T0，T
M
]对应的电阻值区间[R0，R
M
]；步骤2、将阻值为R0和R
M
的固定电阻器接入铂电阻测温系统进行标定，得到采样值区间[S0，S
M
]；步骤3、根据电阻值区间[R0，R
M
]与采样值区间[S0，S
M
]的线性比例关系，采用线性插值公式计算出任意介质温度T
t
条件下对应的理论电阻值R
t
，并记录任意介质温度T
t
条件下替代铂电阻接入比电阻测温系统中的真实电阻器的阻值Z
t
；步骤4、以理论电阻值R
t
为自变量，以真实电阻器的阻值Z
t
为因变量进行非线性回归得到电阻值校正公式；步骤5、采用电阻值校正公式对步骤3中计算得到的理论电阻值R
t
进行校正得到校正理论电阻值R
t
’
；步骤6、以真实电阻器的阻值Z
t
为自变量，以任意介质温度T
t
为因变量进行非线性回归得到温度校正公式；步骤7、将步骤5中计算得到的校正理论电阻值R
t
’
带入温度校正公式以得到校正介质温度T
t
’
。2.根据权利要求1所述的一种用于铂电阻测温系统的温度解算方法，其特征在于，所述步骤3中的线性插值公式具体为：其中：R
t
为铂电阻在任意介质温度T
t
条件下对应的理论电阻值；R0为铂电阻分度表在T0温度时对应的电阻值读数；R
M
为铂电阻分度表在T
M
温度时对应的电阻值读数；S0为阻值为R0的固定电阻器接入铂电阻测温系统测定的标定值；S
M
为阻值为R
M
的固定电阻器接入铂电阻测温系统测定的标定值；S

【专利技术属性】
技术研发人员：何利平，邓晓宏，张志明，
申请(专利权)人：四川泛华航空仪表电器有限公司，
类型：发明
国别省市：