一种铂电阻测温电路的非线性校正方法

　　铂电阻具有测量温度宽,稳定性好,示值复现性高等优点,在-100-600℃范围内被用来作为国际标准温度计。但传统的非平衡电桥的非线性特性和铂电阻的阻值Rt与温度t之间的非线性关系给数据处理带来一定的困难。常见的处理方法有硬件校正法和软件校正法。硬件校正法电路简单容易实现,但精度不高,易受温漂等因素干扰不能从理论上完全校正非线性;软件的方法理论上虽然可以校正铂电阻的非线性,但是算法复杂。本文采用软硬件相结合的方法,这种方法简单可行,具有通用性。

　　1　铂电阻的非线性特征

　　2　非平衡电桥非线性校正方法

　　非平衡电桥结构简单,动态性好,广泛的应用于测温,测压等电路中。但常用的恒压源非平衡电桥的输出电压ΔU与铂电阻Rt存在非线性问题。图2为恒压源非平衡电桥原理图,R1、R2、R为精密桥臂电阻;感温元件铂电阻Rt其阻值随环境温度t而变化.当电源输出电压E一定时,非平衡电桥输出电压为:

　　显然,ΔU(t)与Rt是非线性关系。产生非线性的原因是Rt随着温度变化时,流过Rt的电流I也发生了变化。如果在非平衡电桥Rt的一臂加恒流源就可以解决非平衡桥带来的非线性问题。因此重新设计了如下测温电路。

　　在图3的电路图中,R6,U3,U1D,Q1,T1,Rs组成恒流源,U1D为比较放大器,U3是TL431为U1提供基准电压,输出电压为2.5V,通过反馈网络对取样电阻Rs上的电压取样,然后与基准电压比较,得到一个差值,将此差值用比较放大器U1D放大后去控制调整管T1,改变调整管c-e之间的电压降,从而达到恒流的目的。当Ice变大时,Rs上的压降变大,Vref不变,因此,比较放大器的输出变小,调整管T1的基极电流变小,从而Ie下降。Ice变小时,调整过程相反。

　图3中R1,Rt半桥的电流I1由串联调整恒流源提供稳定的电流,通过使用电压跟随器U1B使R1,Rt半桥与R2,R3半桥相互隔离,使电流I1与电流I2无关,而两半桥的电压相等。U1A与U2A组成一对电压跟随器,其输入阻抗很高,可保证在测量过程中,两半桥的电压电流不受负载影响。U1E,R13,　R14,C3,C4组成低通滤波器,对放大后的信号进行滤波。铂电阻Rt采用三线制接线法连接,其中两个引线电阻r接在非平衡桥的一臂,另外一个引线电阻r接在电路输出端。输出电路外接电压跟随器U2A,所以此引线电阻可以忽略。流过R1,Rt半桥

　　由上式可知,ΔU与Rt成线性关系,克服了非平衡电桥的输出电压与铂电阻的非线性。同时ΔU与引线电阻r无关。因此只要两半桥所使用的导线的材料,长度,截面积相同,就可以消除温漂及引线电阻对电桥输出电压的影响。