[发明专利]一种热电阻信号的测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制技术领域，更具体地说，涉及一种热电阻信 号的测量系统。

背景技术

热电阻是工业自动化领域一种常见的温度测量装置，其电阻值(即热电 阻信号)随温度变化而改变。测量系统通过测量电阻值即可实现对温度的测 量。

一般热电阻与测量系统之间可采用二线制、三线制或四线制三种方式进 行连接。但实际应用中热电阻与测量系统之间距离较远，连接二者的导线较 长，二线制连接方式会使测量精度受导线电阻的影响，而四线制连接方式会 增加导线成本，因此三线制连接方式被普遍采用。采用三线制连接方式时， 测量系统一般采用电桥法或单恒流源法将热电阻信号转换为电压信号，然后 通过A/D转换器(模/数转换器)将电压信号转换为数字信号送往控制器。

图1和图2图示的热电阻信号测量系统在现有技术中普遍应用。其中，图1 为采用电桥法测量热电阻信号的系统电路原理图。热电阻Rt通过三条导线连 接到测量系统。测量系统内的精密电阻R1、R2和R3与热电阻组成惠斯通电桥。 基准电压源为电桥提供恒定的电压激励。当热电阻信号变化时，电桥的输出 电压(即A/D转换器的输入电压)发生改变，经过A/D转换器将电压信号转换 为数字信号送往控制器，从而实现对热电阻信号的测量。

图2为采用单恒流源法测量热电阻信号的系统电路原理图。热电阻Rt通过 三条导线连接到测量系统。恒流源提供恒定大小的电流流经热电阻Rt产生与 热电阻阻值大小成正比的电压信号，该电压信号经过A/D转换器转换为数字信 号送往控制器，实现对热电阻信号的测量。

然而，通过发明人的研究发现，现有的两种热电阻信号测量方法至少存 在以下缺陷：

(1)电桥法的缺点：

电桥的输出电压与热电阻信号之间不是线性关系，因此测量存在非线性 误差；

当热电阻两端存在共模干扰电压时，电桥的输出电压将包含共模干扰电 压的成分，使测量精度降低，因此该测量方法的抗共模干扰能力差。

(2)单恒流源法的缺点：

为了不使系统的测量精度受导线电阻的影响，需要专门的消线阻电路， 增加了系统的成本；

系统的测量精度取决于恒流源的精度，因此对恒流源的性能要求较高。

可见，现有技术中的热电阻信号测量方法普遍存在测量精度低，准确性 较差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种热电阻信号的测量系统，以便提高测 量热电阻信号的准确性。

本发明实施例提供一种热电阻信号的测量系统，所述系统包括：第一恒 流源和第二恒流源、飞电容、模/数转换器、精密电阻、控制器、设置在所述 飞电容与热电阻之间且连接所述第一恒流源和第二恒流源的充电控制单元及 设置在所述模/数转换器与飞电容之间的连接控制单元；

所述热电阻通过三线制方式进行引线连接，所述引线包括第一引线、第 二引线和第三引线，其中，所述第三引线接地；所述热电阻通过所述第一引 线、第二引线、经过所述充电控制单元分别连接所述飞电容的第一极板和第 二极板；

所述充电控制单元用于在第一充电周期对所述飞电容进行第一次充电， 在第二次充电周期对所述飞电容进行第二次充电；

所述连接控制单元用于分别在所述第一次充电和第二次充电结束之后， 连接所述模/数转换器与所述飞电容的第一极板和第二极板，使所述模/数转换 器将所述飞电容两极板间存储的电压信号转换为第一数字信号和第二数字信 号；

所述精密电阻的第一端接地，第二端连接所述模/数转换器，且所述精密 电阻的第二端通过所述充电控制单元连接所述第一恒流源和第二恒流源，则 所述充电控制单元还用于，控制所述第一恒流源和第二恒流源输出的电流合 并流经所述精密电阻，为所述模/数转换器提供参考电压；

所述控制器用于根据所述第一数字信号和第二数字信号获得热电阻信号 的最终测量结果。

优选的，所述充电控制单元包括：

设置于所述第一恒流源和飞电容第一极板之间的第一开关、设置于所述 第二恒流源和飞电容第二极板之间的第二开关；当所述第一开关和第二开关 闭合时，所述第一恒流源和第二恒流源对所述飞电容进行第一次充电；