检测技术课程设计(热电阻测温).docVIP

第一章PT100的原理?1 pt100的基本结构pt100是电阻时温度传感器的一种电阻式温度传感器是一种物质材料做成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度传感器是以金属做成的,其中以铂(Pt)做成的电阻式温度检测器,最为稳定耐酸碱、不会变质、相当线性,最受工业界采用。?PT100温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下。?其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度因此铂做成的电阻式温度传感器又称为PT100。?R=100的结构本文虽然用现成的pt100，但我们仍然有必要看看其结构。就结构而言,铂热电阻还可以分为工业铂热电阻和铠装铂热电阻。工业铂热电阻也叫装配铂热电阻，即是将铂热电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属管或陶瓷管内，再安装上接线盒而成，铠装铂热电阻是将铂热电阻元件，过渡引线，绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉实的整体，具有坚实，抗震可绕，线径小，使用安装方便等优点。?3??pt100的性能PT100电阻温度系数为3.9/10000℃时电阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高,稳定性好,应用温度范围广,是中低温区最常用的一种温度检测器,不仅广泛应用于工业测温,而且被制成各种标准温度计。按IEC751国际标准,温度系数TCR=0.003851,Pt100(R0=100Ω)、Pt1000(R0=1000Ω)为统一设计型铂电阻。铂电阻传感器有良好的长期稳定性,典型实验数据为在400℃时持续30时,0℃时的最大温度漂移为0.02℃.??第三章电压放大及A／D转换接口电路　　　　PT100铂热电阻一端输出的电压很小，如果直接与A／D转换器相连接，则转换数据偏差较大；所以本设计中将PT100铂热电阻一端输出的电压放大10倍后与电压跟随器相连接，再进行A／D转换，这样就能得到较好的转换效果，如图2所示。精密放大器INA118和电压基准芯片MC1403组成放大电路，VIN+为PT100铂热电阻一端输出的电压值；WIN-为基准电压源MC1403输出的电压值；VOUT为放大后的输出电压值。计算公式为：VOUT=G×((VIN+)-(VIN-))，其中G的大小由电阻R120来决定，G=1+50kΩ／R120。芯片OPA277与外围电阻组成电压跟随器。???????????????第四章电路设计?1.采样电路设计?采用3线制连接:采用惠斯顿电桥,电桥的四个电阻中三个是恒定的,采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥,(其中R1=R2=10kΩ,VR2为100Ω精密电阻),当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时,电桥输出一个mV级的压差信号,由此差压信号转换为温度。热电阻通过电阻相同的三根导线和电桥连接其中两条线分别接在相邻的两臂内,当温度变化是,只要它们的温度系数相同,它们电阻的变化就不会影响电桥的状态.??2放大电路设计?放大器的选择好坏对提高测量精度也十分关键,根据查阅的相关资料,在放大器电路精选中一般在首级放大器有低噪声、低输入偏置电流、高共模抑制比等要求的大多采用自制的三运放结构,如下图2-3所示,三运放中由A1、A2构成前级对称的同相、反相输入放大器,后级为差动放大器,在这个结构图中,要保证放大器高的性能,参数的对称性与一致性显得尤为重要不仅包括外围的电阻元件R1与R2、R3与R4、R5与R6,还包括A1与A2放大器的一致性因此,要自制高性能的放大器对器件要求相当高。随着微电子技术的发展,市场上出现了专用的高性能的仪用放大器,它的内部核心结构还是三运放,但是,采用微电子来解决刚才的参数匹配问题已不是什么复杂的问题.????该放大器的特点为,差动输入,单端输出。电压增益可由一个电阻RG来确定,且增益连续可调,并有效地解决了后级负载对地连接的问题。Al、A?2组成了同相高输入阻抗的差动输入,差动输出,并承担了全部的增益放大任务。由于电路结构对称,增益改变时,输入阻抗不变.反馈电阻R1=R2=10k,放大器A1、A2的共增益、失调、漂移等误差均得到了相互补偿,后级A3的增益为1,具有较高的共模抑制比和抗干扰能.?3模拟仿真电路如图所示,5Ω的电阻是导线电阻,12v电源是电桥电源。放大倍数主要由2Ω的电阻决定。连接三个5Ω电阻的100Ω电阻为pt100,另一个100Ω电阻为高精度电阻和pt100在0℃的阻值相同。桥路上的另两个电阻选取较大电阻10kΩ,是为了使流过pt100的电流较小,否则电流较大,pt100将自生产生热量是实际温度改变,导致测量不准确。这样,通过电桥产生的小电压,通过放大电桥后