精密電阻設(shè)計(jì)精密溫度測量系統(tǒng)采用開爾文電路

來源：萬利隆電子人氣：發(fā)布時間：2020-03-02

精密電阻采用開爾文電路消除了導(dǎo)線電阻對溫度測量結(jié)果的影響，并針對傳統(tǒng)開爾文電路存在恒流源的長期穩(wěn)定性要求過高難以實(shí)現(xiàn)的問題，研究了基于高精度基準(zhǔn)電阻的改進(jìn)型開爾文電路溫度測量方法，以較易實(shí)現(xiàn)的參考電阻的長期穩(wěn)定性要求代替恒流源的長期穩(wěn)定性要求；

開爾文電路針對傳統(tǒng)測溫電路中熱電動勢難以確定和消除的問題，研究了基于雙向恒流源的溫度測量方法，根據(jù)熱電動勢在電流方向不同時，熱電動勢方向大小均不變的特點(diǎn)，將測得的電阻正向電壓與負(fù)向電壓相減，從而從原理上消除了熱電動勢對溫度測量的影響；針對精密鉑電阻自熱效應(yīng)對測量精度的影響，采用的小激勵電流，減小鉑電阻的功耗，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的大面積均勻傳熱散熱結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)散熱效率、減小鉑電阻自熱效應(yīng)對溫度測量的影響至可忽略的程度；

精密電阻在0.5mA針對測溫電路中存在的共模及差模干擾問題，通過優(yōu)化電路板設(shè)計(jì)、使用濾波電路、屏蔽電纜及其驅(qū)動電路、電磁干擾屏蔽層，抑制了共模、差模噪聲對測量信號的干擾，提高了測溫精度。

根據(jù)基于雙向恒流源和基準(zhǔn)電阻的精密溫度測量方案，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的信號調(diào)理模塊、有源濾波電路、屏蔽電纜驅(qū)動電路、基于DSP的高精度數(shù)據(jù)采集及控制電路，可實(shí)現(xiàn)高精度的信號放大、整形、濾波及屏蔽噪聲的功能，保證了信號前級處理精度，利用24位高速A/D對信號進(jìn)行采集，同時利用軟件算法進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的中位值平均濾波并進(jìn)行鉑電阻的非線性特性擬合，保證了溫度測量的精度和分辨率。

精密電阻測量方案和硬件電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對精密電阻設(shè)計(jì)的精密溫度測量系統(tǒng)的各模塊性能和溫度測量精度進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)及誤差分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本系統(tǒng)溫度測量不確定度達(dá)到0。037℃，測量分辨率達(dá)0。004℃，測量穩(wěn)定性為/3h。±0。003℃。

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