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温度测量系统中高精度ADC设计:亚博APP安全有保障

 


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本文摘要:阐述温度测量的传感器有很多种,还包括有热电偶、PRTD(platinumresistancetemperaturedetectors)、热敏电阻、热敏二极管等。

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阐述温度测量的传感器有很多种,还包括有热电偶、PRTD(platinumresistancetemperaturedetectors)、热敏电阻、热敏二极管等。系统的精度由温度传感器的精度以及将传感器的数据展开数字化的高性能的ADC要求。

在工业以及医疗的应用于中很多温度测量一般来说必须±0.1°C或者更佳的测量精度,合理的成本以及更加较低的功耗。这些领域的温度测量范围一般都在-200°C~+1750°C,铂电阻温度传感器被使用在高精度温度测量中是因为其具备出色的精度和互换性,铂电阻传感器是利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而做成的温度传感器,所以一般用于PRTD。

测量精度的影响PRTD的阻值在温度范围内呈现出相似线性适当的温度测量。PRTD检测温度的模块可使用2线、3线和4线,获取给ADC差分信号。每一种接口方式有其优缺点,4线的接线方式可以提供最准确的测量结果,缺点是可靠性减少同时减少系统成本,3线接线读数精确,成本更加经济,目前用于较为广泛,2线接线尤为经济,一般来说必须利用微处理器或者DSP对引线的IR误差展开补偿。

PRTD测量时的误差主要有:1、导线电阻造成的误差:PRTD作为一种电阻,它与掌控末端之间的导线的电阻不会造成误差。2、自热造成的误差:PRTD本身就是一种金属电阻,鼓舞电流通过PRTD时,产生的功耗使得传感器本身温度增高,造成PRTD阻值逆大。

3、PRTD的线性误差:PRTD具备近似于线性特性,在0°C阻值为100欧的PRTD,到温度到266°C时阻值就不会到200欧,但是线性误差不会随着温度变化。高精度的设计温度测量系统一般都是短距离的,每秒钟取样不远超过100次,窄带ADC才可符合市场需求,但是拒绝ADC具备高精度,本文就如何确保ADC的高精度做到如下讲解:1)利用三线制恒流源驱动Pt1000铂电阻,有效地解决了导线电阻和自热效应对测量精度的影响;2)利用单片机计算出来双极性驱动电流下的两次测量电压可有效地防止接线势垒电压及放大器、A/D转换器的紊乱与飘移产生的系统误差;3)恒流源与A/D转换器共用参照基准,有效地避免了参照基准不平稳产生的误差。4)在MCU中使用MLS数值算法抵销噪声,更进一步解决了噪声和随机误差对测量精度和稳定度的影响,大大提高了温度测量精度和稳定度。

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5)ADC具备差分仿真输出,并且拒绝接受差分基准电压,从而可以构建比率配备。从图1中可见,恒流电流源获取给ADC基准电压源,仪器的恒流源产生的电压获取给ADC的差分参照输出末端,ADC的仿真输出电压和参照电压成正比。

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有PRTD电流源温度飘移引发的仿真输出电压的任何误差都可以通过其基准电压的偏差来补偿。图1三线制高精度温度测量系统此外,温度测量系统对于ADC以及系统的其他电子元器件市场需求都拒绝较为低,温度传感器产生的微小的模拟信号必须用低噪声的增益放大器缩放,同时拒绝缩放电路的噪声无法水淹传感器的黯淡信号。

模数转换部分必须高精度的ADC将传感器输入的模拟信号数字化,高精度的∑-△类的ADC较为合适。除了ADC以及缩放电源,鼓舞电流源和基准电压源必需具备较低飘移、低噪声的特性,以便获取更佳的系统精度。


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