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1、2008年仪表技术与传感器2008第5期InstrumentTechniqueandSensorNo15基于热敏电阻的多通道高精度温度测量系统11212李波,陈光华,徐行,吴来杰,罗贤虎(1.中国地质大学(武汉)机电学院,湖北武汉430074;2.广州海洋地质调查局,广东广州510075)摘要:以负温度系数热敏电阻为核心器件设计了多通道高精度温度测量系统。用改进的电压测量电路间接测量热敏电阻的阻值,有效地克服了电压源的干扰,测量精度高,测量分辨率可达0101e,测温准确度可达?011e;并且该电
2、路结构简单,成本低、功耗小、体积小,具有很高的实用价值,可用于需要精密测温的系统,如热导率测量仪的温度测量中。关键词:负温度系数热敏电阻;多通道测量;高精度温度测量;热导率测量中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1002-1841(2008)05-0087-02Mult-ichannelHighPrecisionTemperatureSystemMeasurementBasedonNTCR11212LIBo,CHENGuang-hua,XUXing,WULa-ijie,LUOXian-
3、hu(1.ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China;2.GuangzhouMarineGeologicalSurvey,Guangzhou430070,China)Abstract:Basedonnegativetemperaturecoefficientresistance(NTCR),afinemultiplechanneltemperaturemeasurementsystemwasdesigned.Itavoidsthedisturba
4、nceoftheconstantvoltagesourcebyimprovingtheconstantvoltagesource.Ithashighprecisionandresolution,themeasureresolutioncanbe0101e,andprecisionis?011e.Thecircuithaswideapplicationwithsimplestructure,lowcost,lowpowerdissipationandsmallvolume.Itcanbeusedi
5、ntheprecisetemperaturemeasurementsystems,suchasmultiplethermalconductivitymeasurement(MTCM).Keywords:NTCR;multiplechannelmeasurement;precisiontemperaturemeasurement;thermalconductive0引言结合多通道海底沉积物热导率测试仪的项目要求,开展基于热敏电阻的多通道高精度温度测量技术的研究。过去通常用电阻非线性网络,在非常窄的
6、温度范围内将热敏电阻的电阻值转换为温度,转换范围通常只有几e.文中通过微处理器,利用数字方法将热敏电阻的阻值转换为温度,可以降低系统硬件设计的复杂性,并且可以灵活地对温度转换进行修正,能在0~45e的范围内对温度进行有效的转换,测量分辨率达0101e,测温准确度达?011e.1系统组成及工作原理图1测量系统原理框图115mW/e;在0e和25e时,典型的电阻值漂移为小于<系统的基本组成见图1,包括4部分:负温度系数热敏电阻0101e;在25e时最大功耗为30mW,在125e为1mW.由的传感电路
7、、A/D温度传感器信号调理电路、A/D采集电路、微10K3A1W2热敏电阻温度-电阻曲线可看出:在1e的小范围处理器接口电路及辅助电路。内,温度电阻对应关系不是线性的,这需要对其非线性进行校用精密参考电压源加载在串联的热敏电阻R和高稳定NTC准。性精密电阻RREF上,通过多路选择开关选择不同通道,使用高大多数热敏电阻的电阻-温度属性可以用Steinhart-Hart精度斩波稳零运算放大器作为射级跟随器,将输出电压送入等式精确描述:A/D转换器转换得到电压的数字值。根据此电压值和高稳定13性精密电
8、阻计算此时的电阻值,进而由Steinhart-Hart等式计算=A0+A1(lnRT)+A2(lnRT)(1)T温度值,通过RS-232接口传到上位计算机。式中:T为开氏温度;RT为热敏电阻阻值,8;A0,A1,A2为校准1.1负温度系数热敏电阻常数。10K3A1W2热敏电阻特点:25e的电阻值为10k8;在油式(1)可将热敏电阻在大的温度范围内校准到0101e内。浴中时间温度常数为115s,在空气中时间温度常数为15s;油1.2温度传感器信号调理电路浴散热性温度常数为6mW/e,空气散热性温度
