針對(duì)ADC型測(cè)溫電橋因電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度高、非線性誤差來(lái)源多樣,導(dǎo)致現(xiàn)有誤差修正方法效果不佳的問(wèn)題,提出了一種基于誤差來(lái)源分析的修正方法。根據(jù)ADC型測(cè)溫電橋原理定量分析了電路中運(yùn)算放大器共模抑制比、正反向電流不匹配度對(duì)非線性誤差的貢獻(xiàn),運(yùn)用RBC開展了這兩個(gè)誤差源的最大似然估計(jì)及修正,并對(duì)剩余殘差進(jìn)行了多項(xiàng)式擬合,實(shí)現(xiàn)了非線性誤差修正;基于自制ADC型測(cè)溫電橋及RBC對(duì)上述修正方法進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所提方法修正后的最大非線性誤差為-1. 77×10^-5,相對(duì)于傳統(tǒng)非線性修正方法的最大非線性誤差-3. 57×10^-5有了顯著提升。

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圖3ADC型測(cè)溫電橋?qū)嵨飯D

測(cè)溫電橋的模擬電路和數(shù)字部分通過(guò)光耦隔離，由STM32系列微控制器實(shí)現(xiàn)測(cè)溫流程的控制與數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)USB接口將獲得的電壓信號(hào)上傳至上位機(jī)，制作的實(shí)物照片如圖3所示。2.3ADC型測(cè)溫電橋非線性誤差來(lái)源分析

圖4RBC電阻網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化電路圖

RBC是一種用于測(cè)溫電橋線性度評(píng)價(jià)的專用電阻網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)如圖4所示。其一般由4個(gè)高精密電阻組成，通過(guò)電阻間各種形式的串聯(lián)、并聯(lián)產(chǎn)生35種不同阻值的組合。以35次測(cè)量值為樣品，運(yùn)用最小二乘估計(jì)對(duì)R1/RR～R4/RR的值進(jìn)行最大似然估計(jì):

圖5多項(xiàng)式修正前后誤差對(duì)比

運(yùn)用RBC原理，采用4個(gè)不同阻值的VPG公司Z-Foil系列高穩(wěn)態(tài)金屬鉑電阻，自制1個(gè)RBC校準(zhǔn)器。其中電阻阻值分別為50,80,100,120Ω，溫度系數(shù)為±0.2×10-6/K，精度為±0.005%。運(yùn)用上述RBC對(duì)所設(shè)計(jì)的測(cè)溫電橋進(jìn)行線性度評(píng)估，獲得的R1/RR,R2/RR....

圖6RCMR及多項(xiàng)式修正前后誤差對(duì)比

運(yùn)用由50,80,100,120Ω4個(gè)電阻組成的RBC測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行RCMR及ε的尋優(yōu)，獲得RCMR=75.76dB，ε=2.755×10-5。運(yùn)用式(14)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行RCMR及ε修正，并將修正后的殘差進(jìn)行多項(xiàng)式修正，結(jié)果見(jiàn)圖6。經(jīng)RCMR及ε修正后，樣本方差為S2=1.10....

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