热量表温度测量桥式电路的研究.pdf

120 振兴吉林老工业基地——科技工作考的历史责任 热量表温度测量桥式电路的研究 李冶 尚新磊 (吉林大学电子科学与工程学院长春 130026 摘要：设计了一种新型的温度测量桥式电路，建立了这种电路的数学模型，分析了此电路的特性和 应用前景。 关键词：热量表 温度测量桥式电路 1 引言 热量表是通过温度和流量两种传感器分别测得的热载体的流量和进出口的温度，再经过密度和热焓 值的补偿及积分计算来获得系统得失热量值的一种以微处理器和高精度传感器为基础的机电一体化产 品。在热量表设计中温度测量精度的要求较高，达±0．1。C。因此采用价格昂贵配对Pt热敏电阻来设计热 量表的温度测量电路。由此可见温度测量在热量表中的重要地位。实践证明：温度测量的精度直接影响到 热量表的测量精度。 2 电路原理 根据热量表中温度测量的特点，设计了一种新型的桥式电路，这种电路同时考虑了温度测量和温差 测量的要求，非常适合在热量表的温度测量中使用。电路原理如图l所示： 吖一Tz0UT 图1 温度测量桥式电路原理图 基准电压源就构成了温度测量桥式电路，可以同时提供入水温度(霸)、回水温度(瓦)和供回水温差(开一 L)给热量表进行计算或辅助计算，从而提供热量表的整体测量精度。 重垒塞篁三窒垒兰叁垄兰垄兰叁 !!1 3 建立数学模型 3．1 温度测量的数学模型的建立 温度测量包括供水温度测量和回水稳定测量，因为它们是对称的且结构是完全相同的．因此统一进 行数学模型的建立。 Ptl000热敏电阻的阻值与温度的关系为： R．=风(J+口r+6P) 式中：a=3．90802 x10。／℃，b=5．80195×10。／℃。 一个Ptl000热敏电阻和一个高精密电阻构成温度测量电路，输出相对于GND的与温度正相关的电 压信号：E2百％nr (i=f或z) 设oocn,}v．=Vo 5彘‰ 设V．=V．一Vo(大于O℃时)且R)Rt则： ”=K—Vo K=音岩带岳k K=面积赫％ 均rxaT—bT2 由此可得M与温度，是非线性相关的。 vj作为自变量r作为输出量则： T：AVo+BV， 如当‰=3．6V。R=100K，凡=1K时 T=7．0301”+0．00149的2 经测试各温度点误差均小于±0．1℃，但是为了在批量生产时仍然达到此测量精度需要元器件一致 性好、基准电压源稳定等条件。 3．2 温差测量的数学模型的建立 如图1，设Vk=Vf—Vz，反映温度差。则： n=(志一彘)‰ 设：RZ≯Rf和Rz，Ⅺ*RzRo，则： n一筹轰％ n=丛皿等繁她uV。 a》6=辛V—Z 由此可得n与温度差n—L是线性相关的。 n作为自变量r作为输出量则： n一，，l=CK 如当‰=3．6V，R=100K，岛=1K时 7=7．03175n 经测试各温度差点误差均小于．4-0．05℃。而且在批量生产时只要求配对精度较高就能保证温差测量 精度，而对元器件一致性、基准电压源稳定性要求低。 122 振兴吉林老工业基地——科技工作者的历史责任 4 特性分析 本温度