一種熱電阻測溫儀的誤差測量方法與流程
2023-05-15 20:04:11 2
本發明屬於熱電阻測溫儀的誤差測量技術領域，涉及一種熱電阻測溫儀的誤差測量方法。
背景技術：
熱電阻傳感器是一種電阻值隨環境溫度變化而改變的溫度傳感器，通過對其電阻值測量即可得到對應的溫度值。熱電阻測溫儀主要由熱電阻傳感器、測溫裝置和引線組成。熱電阻傳感器測量時儀器與傳感器距離較遠的情況下必須用較長的引線將測量值傳到儀器，所具有的引線電阻對測量結果的影響不容忽視，因此得到的測量誤差包括熱電阻傳感器的誤差、引線誤差及測量儀誤差三部分組成。使用中對測溫系統的誤差要通常要精確至0.01℃，對熱電阻、引線、測溫儀的精度都提出了較高的要求，在研製過程中需要逐一定位各部分的誤差指標以滿足總體指標要求。因為熱電阻值會隨著環境溫度存在實時變化，要精準定位引線、測溫裝置的誤差，首先要保證熱電阻處在恆溫環境中，這就大大增加了系統測試的複雜度和成本。本發明研製了一種熱電阻測溫儀的誤差測量方法，不僅構造簡單、成本低廉，而且靈活性強，對兩線制、三線制、四線制測溫儀都有很好的通用性。
技術實現要素：
(一)發明目的
本發明的目的是：提供一種熱電阻測溫儀的誤差測量方法，實現在不具備恆溫環境的條件下，分別對熱電阻測溫儀中的測溫裝置和引線的誤差進行分析和測量，從而能夠更加精準的定位誤差來源。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題，本發明提供一種熱電阻測溫儀的誤差測量方法，所述熱電阻測溫儀包括：熱電阻傳感器、引線、測溫裝置和計算機，引線連接熱電阻傳感器和測溫裝置，測溫裝置將測得數據傳輸至計算機；利用測溫傳感器模擬器替代熱電阻傳感器，通過改變測溫傳感器模擬器中可調電阻器的阻值模擬熱電測溫傳感器模擬器阻傳感器的變化；測溫傳感器模擬器連接測溫裝置，萬用表連接測溫傳感器模擬器，測量測溫裝置的誤差；測溫傳感器模擬器連接引線，萬用表連接測溫傳感器模擬器，結合測溫裝置的誤差，測得引線誤差。
其中，所述測溫傳感器模擬器包括串聯的可調電阻器r1、保護電阻r2，可調電阻器r1、保護電阻r2分別連接連接器x1，可調電阻器r1的可調端上設置用於實時監測阻值的第二測試點t2，保護電阻r2一端設置用於實時監測阻值的第一測試點t1。
其中，所述可調電阻器r1一端3與保護電阻r2連接，可調端引出兩根引線連接到連接器x1第3、第4管腳上和第二測試點t2上；
所述保護電阻r2一端與可調電阻器r1一端3連接，另一端引出兩根引線連接到連接器x1第1、第2管腳上、第一測試點t1上；
所述連接器x1的第1、第2管腳與保護電阻r2一端相連，連接器x1的第3、第4管腳與可調電阻器r1可調端相連；
所述第一測試點t1與保護電阻r2一端相連；
所述第二測試點t2與可調電阻器r1可調端相連。
其中，所述可調電阻器r1一端3與保護電阻r2連接，可調端引出一根引線連接到連接器x1第3管腳上和第二測試點t2上；
所述保護電阻r2一端與可調電阻器r1一端3連接，另一端引出一根引線連接到連接器x1第1管腳上、第一測試點t1上；
所述連接器x1的第1管腳與保護電阻r2一端相連，連接器x1的第3管腳與可調電阻器r1可調端相連；
所述第一測試點t1與保護電阻r2一端相連；
所述第二測試點t2與可調電阻器r1可調端相連。
其中，所述可調電阻器r1一端3與保護電阻r2連接，可調端引出兩根引線連接到連接器x1第3、第4管腳上和第二測試點t2上；
所述保護電阻r2一端與可調電阻器r1一端3連接，另一端引出一根引線連接到連接器x1第1管腳上、第一測試點t1上；
所述連接器x1的第1管腳與保護電阻r2一端相連，連接器x1的第3、第4管腳與可調電阻器r1可調端相連；
所述第一測試點t1與保護電阻r2一端相連；
所述第二測試點t2與可調電阻器r1可調端相連。
其中，所述可調電阻器r1一端3與保護電阻r2連接，可調端引出一根引線連接到連接器x1第3管腳上和第二測試點t2上；
所述保護電阻r2一端與可調電阻器r1一端3連接，另一端引出兩根引線連接到連接器x1第1、第2管腳上、第一測試點t1上；
所述連接器x1的第1、第2管腳與保護電阻r2一端相連，連接器x1的第3管腳與可調電阻器r1可調端相連；
所述第一測試點t1與保護電阻r2一端相連；
所述第二測試點t2與可調電阻器r1可調端相連。
其中，所述可調電阻器r1的溫度電阻係數小於0.6×10-3/℃。
其中，所述可調電阻器阻值的選取為：大於2倍的熱電阻傳感器的標準阻值；所述保護電阻阻值的選取為熱電阻傳感器的標準阻值的80％。
其中，測量測溫裝置的誤差的過程為：將測溫裝置的連接引線斷開，接入測溫傳感器模擬器，測溫傳感器模擬器的第一測試點t1、第二測試點t2分別連接萬用表的兩端，對測溫傳感器模擬器的阻值進行實時監控；萬用表的數據作為電阻標準值q標準1，計算機採集到測溫裝置的數據為測量值q測量1，將測量值與標準值相減即為測量裝置的誤差，即測量裝置誤差δ1＝q測量1-q標準1。
其中，測量連接引線的相對誤差的過程為：將連接引線與熱電阻傳感器斷開，接入測溫傳感器模擬器，測溫傳感器模擬器的第一測試點t1、第二測試點t2分別連接萬用表的兩端，對測溫傳感器模擬器的阻值進行實時監控；萬用表的數據作為電阻標準值q標準2，計算機採集到測溫裝置的數據為測量值q測量2，將測量值與標準值相減即為測量裝置和引線的誤差和，即測量裝置誤差δ1+引線誤差δ2＝q測量2-q標準2，故引線誤差δ2＝(q測量2-q標準2)-(q測量1-q標準1)。
(三)有益效果
上述技術方案所提供的熱電阻測溫儀的誤差測量方法，結構簡單清晰，操作簡便實用，成本低廉，可以實現熱電阻測溫儀各組成部分相對誤差的精準測量。
附圖說明
圖1是一種熱電阻測溫儀的誤差測量方法示意圖。
圖2是測溫傳感器模擬器原理圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
利用測溫傳感器模擬器替代熱電阻傳感器，通過改變測溫傳感器模擬器中可調電阻器的阻值來模擬熱電阻傳感器的變化。測溫傳感器模擬器中可調電阻器的溫度電阻係數小於0.6×10-3/℃，因此在室內正常測試環境溫度變化±1℃的條件下，可調電阻器的溫度電阻變化量小於0.0012ω，對於精度要求0.01℃(可調電阻器的電阻變化量為1.2×10-5ω)的系統來說可以忽略其誤差，相當於模擬測量引線、測溫裝置誤差時的恆溫環境。
測溫傳感器模擬器中，r2＝80％r，r1＝200％r，r為測溫傳感器所採用電阻的阻值。
萬用表讀取測溫傳感器模擬器的電阻值r0，計算機顯示測溫裝置採集到的測溫傳感器模擬器的電阻值r3，r3-r0，即得到測溫裝置的誤差。
本實施例中，熱電阻傳感器-引線-測溫裝置之間採用的連線方式不同，分為二線制、三線制、四線制，本發明對三種引線方式均可適用，並清楚的做出引線標識，方便用戶進行選擇。
一般測溫儀採用恆流源的方式進行測溫，測溫傳感器模擬器中將可調電阻器串聯了固定阻值的電阻器，對測溫儀進行短路保護。同樣的，保護電阻器的溫度電阻係數小於0.6×10-3/℃，因此在室內正常測試環境溫度變化±1℃的條件下，可以忽略其誤差。
本實施例測溫傳感器模擬器包括可調電阻器、保護電阻、連接器x1和兩個測試點組成，連接方式為：
所述可調電阻器一端3與保護電阻連接，可調端引出兩根引線連接到連接器x1第3、第4管腳上和第二測試點t2上；
所述保護電阻一端與可調電阻器一端3連接，另一端引出兩根引線連接到連接器x1第1、第2管腳上、測試點t1上；
所述連接器x1的第1、第2管腳與保護電阻一端相連，連接器x1的第3、第4管腳與可調電阻可調端相連；
所述測試點t1與保護電阻一端相連；
所述測試點t2與可調電阻器可調端相連。
本發明的測溫傳感器模擬器各部分主要功能如下：
所述可調電阻器用於模擬熱電阻傳感器，其溫度電阻係數非常小，可以模擬測溫傳感器的恆溫環境，調整其阻值可以模擬測溫傳感器不同溫度環境下的輸出；可調電阻器阻值的選取為：大於2倍的熱電阻傳感器的標準阻值。
所述保護電阻用於防止當可調電阻器調節接近至0ω附近時，電路相當於短路引起測溫儀損壞。增加保護電阻後，在可調電阻器調至0ω時，測溫裝置的測試迴路上仍然有負載，從而對測溫裝置起到保護作用。保護電阻阻值的選取為熱電阻傳感器的標準阻值的80％。
所述引線用於滿足不同測溫裝置連線方式的需要。
所述兩個測試點用於監測當前測溫裝置的負載電阻，即可調電阻器和保護電阻的串聯阻值。
本測量方法測量的對象為測溫儀中連接引線、測溫裝置的誤差。
1、測量測溫裝置的誤差，如圖1所示，將測溫裝置的連接引線斷開，選擇相應的接線方式(兩線制接入線序1、2；三線制接入線序1、2、3；四線制接入線序1、2、3、4)接入測溫傳感器模擬器，測溫傳感器模擬器的測試點t1、t2分別連接萬用表的兩端，對測溫傳感器模擬器的阻值進行實時監控。根據不同系統的需要，可採集不同測試範圍的測試數據，萬用表的數據作為電阻標準值q標準1，計算機採集到測溫裝置的數據為測量值q測量1，將測量值與標準值相減即為測量裝置的誤差，即測量裝置誤差δ1＝q測量1-q標準1。
2、測量連接引線的的相對誤差，如圖1所示，將連接引線與測溫傳感器斷開，選擇相應的接線方式(兩線制接入線序1、2；三線制接入線序1、2、3；四線制接入線序1、2、3、4)接入測溫傳感器模擬器，測溫傳感器模擬器的測試點t1、t2分別連接萬用表的兩端，對測溫傳感器模擬器的阻值進行實時監控。萬用表的數據作為電阻標準值，計算機採集到測溫儀的數據為測量值，根據不同系統的需要，可採集不同測試範圍的測試數據。萬用表的數據作為電阻標準值q標準2，計算機採集到測溫裝置的數據為測量值q測量2，將測量值與標準值相減即為測量裝置和引線的誤差和，即測量裝置誤差δ1+引線誤差δ2＝q測量2-q標準2，故引線引線誤差δ2＝(q測量2-q標準2)-(q測量1-q標準1)。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。