机油冷却器传热性能测试台温度测量与控制

　　本文介绍的系统实现了温度测量和控制自动化，其结构主要包括机油和冷却水两路系统，试验原理如图 1 所示。

　　我国内燃机机油冷却器传热性能试验方法的行业标准的要求，实验台在运转情况下，被测试冷却器的进油温度应为 to1=95±1℃，进水温度tW1=85±1℃或根据委托单位的要求，且油温每分钟不大于 0.1℃[1]。

　　随着大规模及超大规模集成电路的发展，计算机的可靠性和性价比越来越高。与普通计算机相比，工业控制机(IPC)具有实时性、高可靠性、硬件配置的可装配可扩充性的特点。我们选择以工控机为核心对系统温度进行测量及控制以达到测量要求的精度并实现控制的自动化。

　　1 系统的温度测量与数据处理

　　温度信号采集是实现温度控制的基础，对于整个控制系统非常重要，是控制系统最基本的参考点。它的稳定性及精确度直接影响着整个系统的控制情况及精度，也决定了测试结果的可靠性。按照试验要求，我们在被测试机油冷却器的进油口和出油口、进水口和出水口分别放置一个铂电阻温度传感器。由于本系统的管路较长，我们另外在油箱和水箱的出口处也分别放置一个铂电阻温度传感器用来采集油箱和水箱出口处的温度，它们和被测试冷却器进口处的温度一起作为工控机温度控制的依据。

　　1.1 铂电阻温度传感器

　　铂电阻温度传感器具有精度高、性能可靠等优点，特别适合高精度温度采集，本系统中选了用铂电阻温度传感器。它的使用范围是-200℃～850℃。在 0～850℃范围内，铂电阻的电阻值与温度的关系可表示为 Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中：Rt为温度 t 为 t℃时的电阻值;Ro为温度 t 为 0℃时的电阻值;A、B 为常数：A=3.9082×10-3℃-1;B=-5.0195×10-7℃-2。

　　由上式可以看出，铂电阻的阻值和温度并不完全成线性关系。为了提高采集精度，我们采用了软件方法对各个铂电阻进行误差校正。由于铂电阻 R-t 曲线的曲率和斜率变化比较小,因此可以采用分段的线性插值法。标定时候，对用于测油温的铂电阻，在 0～90℃之间，每隔 10℃标定一次;90℃～120℃之间，每隔 0.5℃标定一次。对用于测水温的铂电阻，在 0～80℃之间，每隔10℃标定一次;80℃～100℃之间，每隔 0.5℃标定一次。在实际测试中，计算各路铂电阻相邻两温度点间的拟合直线的斜率 K;正常测量时，根据各路铂电阻测量信号所在的区间,取出该段的斜率 K，计算最后得出采集点处的温度。采用此方法,充分发挥工控机的快速计算功能，不要加任何硬件就能提高数据采集的精度。实践证明，这种方法可以得出的值和标定值的误差可以控制在0.1%以内。我们采用了四线制接线方式。四芯线为同芯传输线，使各线随温度的变化量基本相等，减少铂电阻传输线引线电阻随温度变化而引起的测量误差。我们直接采集铂电阻的电阻值，可以不必进行温度补偿。