鉑電阻的溫度測量系統(tǒng)設計

　　3 定標與實測結果

　　3.1 測量系統(tǒng)定標

　　首先用高精度電阻箱(誤差5 Ppm)代替Pt1000對測量系統(tǒng)進行定標。根據(jù)式2所示的實測Pt1000電阻/溫度關系標定數(shù)據(jù)，通過改變電阻箱的取值來設定相對應的測試溫度點標稱值，經(jīng)過測量系統(tǒng)、A/D采樣和上位機程序計算，得到測量溫度顯示值。根據(jù)初測數(shù)據(jù)對測量電路、補償電壓進行校準后，得到測量系統(tǒng)定標數(shù)據(jù)如表1所示。

　　從表L測量數(shù)據(jù)可見，測量系統(tǒng)引入的最大誤差為0.003℃。因此只要Pt1000鉑電阻的定標誤差足夠小，精度高，整個溫度測量系統(tǒng)就可以滿足高精度的測量要求。

　　3.2 恒溫箱實測

　　將鉑電阻傳感器Pt1000接入測量系統(tǒng)，并置入高精度恒溫箱中(溫控精度0.01℃)進行整個溫度測量系統(tǒng)定標測量。測量時要注意恒溫箱的密封，以提高環(huán)境溫度穩(wěn)定性;恒溫箱溫度穩(wěn)定后，每隔3 Min對同一溫度點進行20次測量。測量溫度值數(shù)據(jù)及處理結果如表2所示。由于設備條件所限，測量溫度范圍只有(10～70℃)。

　　表2中，隨機誤差是根據(jù)同一溫度點的20次測量數(shù)據(jù)計算出的標準偏差(Σ=SQR[(Xi-X)2/(N-1)]);系統(tǒng)誤差是恒溫箱設定溫度與本溫度測量系統(tǒng)測量溫度平均值的差值。由表2中數(shù)據(jù)可見，測量系統(tǒng)的最大隨機誤差為0.005℃，且在接近室溫時最小;測量系統(tǒng)的最大系統(tǒng)誤差為-0.009℃，說明Pt1000鉑電阻傳感器的定標誤差較小，精度也較高，能滿足高精度溫度測量系統(tǒng)的測量要求，但溫度高端誤差較大，可能與恒溫箱溫度控制精度有關，有待于進一步定標。

　　4 結論

　　利用三線制恒流源驅動Pt1000鉑電阻，有效克服了導線電阻和自熱效應對測量精度的影響;利用單片機計算雙極性驅動電流下的兩次測量電壓可有效避免接線勢壘電壓及放大器、A/D轉換器的失調(diào)與漂移產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差;恒流源與A/D轉換器共用參考基準，有效消除了參考基準不穩(wěn)定產(chǎn)生的誤差。在上位機中采用MLS數(shù)值算法抵消噪聲，進一步克服了噪聲和隨機誤差對測量精度和穩(wěn)定度的影響，大大提高了溫度測量精度和穩(wěn)定度，使得整機最大的測量誤差不大于0.01℃。