[发明专利]铂电阻非线性修正温度变送电路

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术及自动控制技术领域，具体地说，涉及一种温度变送电路。

背景技术

温度是涉及工农业生产、科研、环保、气象、乃至日常生活的一个重要物理量，如何实现精确的测量具有很重要的意义。特别是用于过程工业的测温仪表，更是要求测温精度高、可靠性好，而且还要有造价低的特点。

以往的温度变送器都是采用模拟技术和单片机技术来实现的，采用模拟技术的温度变送器，尽管成本不高，但由于是使用电位器（或电阻器）来调整零位及满度，因此很难达到高的调试精度，且电位器随时间会发生漂移，可靠性及稳定性都不好，直接带来的结果是测量精度难以提高；采用单片机技术的温度变送器用软件进行非线性修正，零位及满度用软件调整，测量精度高、可靠性好，但成本较高，不利于批量生产，应用受到限制。

目前，铂电阻是工业生产过程中最常用的温度传感器。铂电阻具有测量范围宽、精度高、稳定性好和耐氧化等特点，因此，在中低温区得到了非常广泛的应用。

铂电阻随温度变化的关系遵从的公式为：

R_t=R₀[1+A_t+Bt²+Ct³(t-100)]-200℃～0℃

R_t=R₀(1+At+Bt²)0℃～600℃

式中，

R_t为铂电阻元件在温度t时的电阻值；

R₀为铂电阻元件在0℃时的电阻值；

A、B、C为分度常数；

t为被测介质温度。

由此可以看出铂电阻的阻值和温度之间具有非线性关系，在铂电阻传感器的应用过程中，通常利用不平衡电桥电路把铂电阻传感器的电阻变化转变为电压，当把铂电阻接入测温电桥电路后，由于桥臂电阻和电桥输出电压之间存在非线性关系，电桥输出的电压与温度的非线性程度还会加大，铂电阻的非线性和不平衡测温电桥固有的非线性给温度测量带来很大的非线性误差。因此，有必要对其进行非线性修正。

发明内容

本发明针对现有温度变送器测温时存在的非线性误差大、精度低、稳定性差等上述问题，提供了一种非线性误差小、测量精度高、稳定性好、成本低的铂电阻非线性修正温度变送电路。

本发明的技术方案：一种铂电阻非线性修正温度变送电路，包括测温电桥和可编程增益放大器PGA，测温电桥的供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，测温电桥的输出端与可编程增益放大器PGA的输入端连接，可编程增益放大器PGA的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，形成正反馈；测温电桥为由铂电阻RT作为桥路一臂的单臂电桥。

优选的是，所述的温度变送电路还包括V/I转换电路，测温电桥的供电电源正端接在V/I转换电路的基准电压端，可编程增益放大器PGA的输出端与V/I转换电路的输入端连接。

优选的是，所述的温度变送电路还包括激励电压源Vr，激励电压源Vr接在测温电桥的供电电源正端。

优选的是，所述的铂电阻RT采用二线制或三线制铂电阻。

优选的是，可编程增益放大器PGA采用可调零位、满度的可编程增益放大器。

本发明的有益效果：本发明利用硬件线性修正的方法，用数字调整零位及满度，避免了电位器或电阻带来的调试误差和稳定性差的缺点，实现了低成本、高精度的温度测量；测温电桥供电电源负端通过共模匹配电阻Rc与信号地连接，使可编程增益放大器用于测温电阻的信号放大成为可能，且可编程增益放大器的输入正端与其输出端之间接有非线性补偿电阻Rf，随温度变化的电阻值非线性变化信号经过可编程增益放大器放大，其输出的一部分经非线性补偿电阻Rf反馈到可编程增益放大器的输入正端，再与测温电阻信号叠加后实现测温电阻的非线性修正，只要测温电阻的量程确定，就可以通过调零位及满度看量程中点输出信号的误差是否最小，确定补偿电阻的大小，即在其他参数不变的情况下，非线性补偿电阻仅与量程有关，易于批量生产，可做到非线性误差≤0.025%FS。测温电阻是指正温度系数的电阻器。本发明采用铂电阻作为测温电阻，在铂电阻的测温范围内可实现低成本、高精度的温度测量。

附图说明

附图1为本发明具体实施方式一的电路原理图。

附图2为本发明具体实施方式二的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。