【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于场温控领域，更具体地，涉及一种可分离式的高精度温度测量装置及方法。
技术介绍
1、在半导体领域，一些精密设备需在对温度有严苛要求的环境中进行工作，如光刻机等；温度的细微变化均会导致这些设备加工的产品出现缺陷，因此监测与控制这些设备工作环境的温度精度与长期稳定性是场温控领域的重要目标。实现可分离，长距离，高精度，高稳定性的温度测量对半导体领域的发展有着重要的现实意义。
2、现有的高精度温度测量技术中，多采用欧姆定律作为基本采样原理，但因受到导线电阻的影响，测温元件与模拟信号采集的电路板相隔距离越长，导线电阻越大，测量偏差就会越大，导致各测温系统组网困难，使得测温元件与模拟信号采集的电路板无法进行远距离分离式高精度测量。另外，在进行远距离传输之前一般需要对采集的信号进行放大，现有的温度测量技术中，放大电路的放大倍数固定，无法根据所需的测量精度自动调整放大倍数，使得电路结构不够灵活。并且，现有的温度测量装置复杂，体积较大，应用环境受限。同时，现有的温度测量技术中多采用恒压源作为激励源，使得电路产生的非线性误差较大，进一步影响采样精度。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种可分离式的高精度温度测量装置及方法，其目的在于提升远距离温度测量的精度。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种可分离式的高精度温度测量装置，包括：设置在远端的恒流源、直流电桥电路及第一放大电路，及设置在近端的第二放大电路、数模变换器
3、所述直流电桥电路包括热敏电阻rt和标准电阻，所述热敏电阻rt设置在待测空间点；所述恒流源用于对所述直流电桥电路提供激励；
4、所述第一放大电路用于对所述直流电桥电路输出的电压进行第一次放大，包括：第一运算放大器a1、第二运算放大器a2、第一电阻rf1、第二电阻rf2及第三电阻rg；其中，第一运算放大器a1和第一电阻rf1构成一路负反馈放大电路；第二运算放大器a2和第二电阻rf2构成另一路负反馈放大电路；第三电阻rg串联在第一运算放大器a1及第二运算放大器a2的负极之间，第一运算放大器a1及第二运算放大器a2的正极分别对应与所述直流电桥电路两个桥臂的输出端连接；
5、所述第二放大电路用于对第一次放大的电压进行第二次电压放大，并经所述数模变换器进行数模变换后，输出数字电压；
6、所述主控电路用于根据所述数字电压反演所述热敏电阻rt的电阻，并根据所述热敏电阻rt的t-r曲线确定待测空间点的温度。
7、进一步地，所述标准电阻包括第一标准电阻r1、第二标准电阻r2及第三标准电阻r3；
8、热敏电阻rt、第一标准电阻r1、第二标准电阻r2及第三标准电阻r3构成所述直流电桥电路；
9、所述直流电桥电路还包括调平衡电阻rp，所述调平衡电阻rp与热敏电阻rt分别位于所述直流电桥电路不同的桥臂，且所述调平衡电阻rp与所在桥臂的标准电阻并联连接；其中，所述所在桥臂的标准电阻为第一标准电阻r1、第二标准电阻r2或第三标准电阻r3。
10、进一步地，所述第二放大电路为仪表放大器a3。
11、进一步地，在所述第二放大电路之前，还包括滤波电路；所述滤波电路包括：电容c1、电容c2及电容c3；
12、所述电容c1串联在两路负反馈放大电路的输出端之间，所述电容c2串联在一路负反馈放大电路的输出端和地之间，所述电容c3串联在另一路负反馈放大电路的输出端和地之间。
13、进一步地，所述数模变换器的分辨率在18位以上。
14、进一步地，还包括隔离电路，用于对直流电桥电路、第一放大电路、第二放大电路、数模变换器和主控电路进行电源隔离及模数隔离；还用于对恒流源进行隔离。
15、进一步地，恒流源、直流电桥电路、第一放大电路及第二放大电路构成一路测量通道；所述测量通道有n路，n＞1。
16、按照本专利技术的第二方面，提供了一种可分离式的高精度温度测量方法，包括：采用第一方面任一项所述的温度测量装置得到待测空间点的温度。
17、进一步地，在确定待测空间点的温度时，具体实现方式为：
18、在同一测温点下，对所述直流电桥电路通入正向电流is1，所述数模变换器采集到正向数字电压u1；
19、对所述直流电桥电路通入反向电流is2，所述数模变换器采集到反向数字电压u2；
20、所述主控电路对所述正向数字电压u1和所述反向数字电压u2进行处理，用处理后的数字电压反演热敏电阻rt的电阻以确定待测空间点的温度；所述处理后的数字电压为：
21、进一步地，在确定待测空间点的温度时，具体实现方式为：
22、在同一测温点下，对多次测量得到的热敏电阻rt的电阻取平均；
23、根据取平均后的热敏电阻rt的阻值确定待测空间点的温度。
24、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
25、(1)本专利技术设计的可分离式的高精度温度测量装置，通过第一运算放大器a1、第二运算放大器a2、第一电阻rf1、第二电阻rf2及第三电阻rg构成第一级放大电路，相比导线的电阻，运算放大器具有高输入阻抗特性，因此，导线的电阻可以忽略不计，减少了信号采集部分导线电阻的影响，可以提升温度检测的精度。
26、并且，根据设计的第一级放大电路，第三电阻rg上的电压与直流电桥电路的输出电压相同，由于运算放大器两个输入端均不吸收电流，因此，第三电阻rg上产生的电流与第一电阻rf1及第二电阻rf2上产生的电流相等，根据两个负反馈放大电路输出的电压与直流电桥电路输出电压的关系，可以得到第一放大电路电压的放大倍数由第一电阻rf1、第二电阻rf2及第三电阻rg的阻值决定，通过调节第一电阻rf1、第二电阻rf2及第三电阻rg的阻值，可以实现放大倍数的自动调节，提升了测量电路的灵活性及适用性，并且采用放大后的信号进行长距离传输也可以减少长距离传输造成的误差。
27、同时，作为远端采集的激励源、直流电桥电路及第一放大电路，与作为近端部分的第二放大电路、数模变换器adc及主控电路可以分离设置，方便远距离测量；远端采集部分结构简单，体积较小，便于集成，适用于多种复杂的环境。
28、(2)进一步地，本专利技术中的直流电桥电路还包括调平电阻，用于在测量开始前使直流电桥平衡，能够在测量过程中更加精确的反应热敏电阻rt随温度的变化，进一步提升测量精度。
29、(3)进一步地，第二放大电路为仪表放大器a3，由于仪表放大器a3具有更高输入阻抗的特性，因此在传输过程中的因导线电阻所损失的电压可忽略不计，进一步提升了远距离传输的温度测量精度。
30、(4)进一步地，在进行第二次电压放大之前，对长距离传输后的第一次放大的电压进行滤波，可以滤除传输过程中的噪声与干扰，进一步提升远距离传输的温度测量精度。
31、(5)作为优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可分离式的高精度温度测量装置，其特征在于，包括：设置在远端的恒流源、直流电桥电路及第一放大电路，以及设置在近端的第二放大电路、数模变换器和主控电路；
2.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，所述标准电阻包括第一标准电阻R1、第二标准电阻R2及第三标准电阻R3；
3.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，所述第二放大电路为仪表放大器A3。
4.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，在所述第二放大电路之前，还包括滤波电路；所述滤波电路包括：电容C1、电容C2及电容C3；
5.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，所述数模变换器的分辨率在18位以上。
6.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，还包括隔离电路，用于对直流电桥电路、第一放大电路、第二放大电路、数模变换器和主控电路进行电源隔离及模数隔离；还用于对恒流源进行隔离。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高精度温度测量装置，其特征在于，恒流源、直流电桥电路、第一放大电路及第二放大电路
8.一种可分离式的高精度温度测量方法，其特征在于，包括：采用权利要求1-7任一项所述的高精度温度测量装置得到待测空间点的温度。
9.根据权利要求8所述的高精度温度测量方法，其特征在于，在确定待测空间点的温度时，具体实现方式为：
10.根据权利要求8所述的高精度温度测量方法，其特征在于，在确定待测空间点的温度时，具体实现方式为：
...【技术特征摘要】
1.一种可分离式的高精度温度测量装置，其特征在于，包括：设置在远端的恒流源、直流电桥电路及第一放大电路，以及设置在近端的第二放大电路、数模变换器和主控电路；
2.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，所述标准电阻包括第一标准电阻r1、第二标准电阻r2及第三标准电阻r3；
3.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，所述第二放大电路为仪表放大器a3。
4.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，在所述第二放大电路之前，还包括滤波电路；所述滤波电路包括：电容c1、电容c2及电容c3；
5.根据权利要求1所述的高精度温度测量装置，其特征在于，所述数模变换器的分辨率在18位以上。
6.根据权利要求1所述的高...
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