高精度快速多通道鉑電阻測溫在面向過程安全的量熱儀器、熱值計量儀器、質(zhì)量比較儀等科研儀器研制中被廣泛使用�，F(xiàn)有的多通道鉑電阻測溫系統(tǒng)普遍采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器或變壓器分時復(fù)用實現(xiàn)通道數(shù)量擴(kuò)展,存在測溫精度隨測量通道數(shù)增加而降低的問題,無法滿足上述儀器測量精度進(jìn)一步提升的需求。本論文針對這一現(xiàn)狀,提出了基于交叉輪詢結(jié)構(gòu)的多通道高精度測溫方法,開展了其主要誤差分析與修正研究。具體內(nèi)容如下。首先,根據(jù)電阻比率法測溫原理,分析經(jīng)典多通道電阻測溫結(jié)構(gòu)的局限性,提出基于交叉輪詢方式的多通道測溫結(jié)構(gòu),進(jìn)行相關(guān)理論公式推導(dǎo)及誤差來源分析。其次,實現(xiàn)了基于交叉輪詢結(jié)構(gòu)的多通道測溫系統(tǒng)設(shè)計。利用多路模擬開關(guān)陣列及開發(fā)的相應(yīng)固件實現(xiàn)任一模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所有電阻的輪詢采樣,任一電阻被所有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輪詢采樣,并根據(jù)交叉輪詢理論公式實現(xiàn)阻值計算。多通道測試實驗結(jié)果表明,本文提出的多通道測溫系統(tǒng)克服了測量精度隨通道數(shù)增加而降低的不足。再次,針對交叉輪詢結(jié)構(gòu)測溫系統(tǒng)誤差來源,開展了基于RBC的系統(tǒng)線性度評估,提出了誤差分析模型(運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器)及系統(tǒng)非線性誤差修正方法。實驗結(jié)果表明,該方法對多通道測溫系統(tǒng)線性度具有一定提升效果。最后,開展所研制多通道測溫系統(tǒng)測量噪聲及不確定度評估。測試結(jié)果表明,本文設(shè)計的多通道測溫系統(tǒng)在-50℃~250℃的溫度區(qū)間精密度優(yōu)于0.1mK,2h內(nèi)的溫度漂移優(yōu)于±0.1mK,測溫不確定度達(dá)1mK,修正誤差后的系統(tǒng)線性度達(dá)10ppm,優(yōu)于經(jīng)典多通道測溫儀Fluke1529。對具有多點高精密測溫需求的儀器研制和開發(fā)具有重要的工程借鑒意義。
【學(xué)位單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH811
【部分圖文】：

圖 2.1 經(jīng)典單通道電阻比率法測溫結(jié)構(gòu)率法測量電阻與電壓的關(guān)系式可表示為：鉑電阻阻值；RREF為參考電阻阻值；VPT為鉑。不可避免地存在寄生電動勢和失調(diào)漂移的影響它們對電阻測量影響的一個關(guān)鍵模塊。鉑電阻與 T 型熱電偶的兩種材料相同。當(dāng)鉑電阻引線℃時，根據(jù) T 型熱電偶的分度表可查，兩端電阻提供 1mA 的激勵電流時，對鉑電阻0.042Ω，造成溫度變化為：△T=0.042/0.385=0個接觸點的溫度相差1℃時，鉑電阻測溫產(chǎn)生勢及失調(diào)漂移與電流方向無關(guān)，采用電流換向PTREFREFPTVR RV

中國計量大學(xué)碩士學(xué)位論文（2-2）（2-3）式有：式可以看出，鉑電阻的阻值只與四次測量的電壓比值及參考于電阻比率法的電流換向技術(shù)能夠消除電路中寄生電動勢和阻值測量的影響[37]。通道測溫結(jié)構(gòu)電阻比率法能夠消除系統(tǒng)誤差的來源，如電動勢、增益放大及恒流源換向后差分電壓的差異，其鉑電阻溫度測量的準(zhǔn)確電阻的精度。然而，當(dāng)它擴(kuò)展到多通道測量時[38,39]，電路結(jié)構(gòu) ' "PT PTPT REF' "REF REFV VR RV V

基于交叉輪詢結(jié)構(gòu)的雙通道測溫電路圖

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本文編號：2832707