[发明专利]消减三线制热电阻测量误差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度的测量方法，特别一种消减双恒流源三线制热电阻测量电路测量误差的方法。

背景技术

温度量是工业场合用到最多的物理量之一，热电阻是一种常用的温度传感器，其特点是：准确度高、有线性度好、性能稳定。按接线方式划分，热电阻有以下三种：二线制热电阻、三线制热电阻、四线制热电阻。由于二线制热电阻测量准确度受线电阻影响太大，因此实际应用中往往采用三线制或四线制热电阻。三线制热电阻成本较低，接线较方便，是目前最常见的一种方式。

三线制热电阻采集方式有电桥法和双恒流源法。随着芯片技术的发展，双恒流源法得到广泛的应用。一些芯片厂商推出了基于该方法的高集成度热电阻采集芯片。双恒流源法测量三线制热电阻测温原理如下所述：此方法基于欧姆定律(R＝U/I)，首先测量得到U，然后计算出R，最后通过查表得出对应的温度值。如图1所示，测量电路包括6部分，多路选择开关(MUX)、可编程运算放大器(PGA)、模拟数字转换器(ADC)、双恒流源(IDAC1，IDAC2)、参考电压采样电阻(Rref)、三线制热电阻(RTD)。虽然三线制热电阻导线长度相同，单根导线阻抗相差微乎其微，但为了使得论证周全，假设三线制热电阻两端两根连线电阻为Rw1和Rw2。Rref为参考电压采样电阻，为模拟数字转换器提供参考源。图1中两个恒流源分别连接于热电阻两端的两根连接线上，恒流源产生激励电流。当两个恒流源提供的激励电流相等时，经推导计算，实测热电阻值与实际热电阻值之间关系如公式(1)所示。

Rrtd=RREFRref×RRTD+RREFRref×(Rw1-Rw2)]]>公式(1)

式中：

Rrtd为实测热电阻值；

RRTD为实际热电阻值；

Rref为实际参考电阻值；

RREF为理论参考电阻值；

Rw1为热电阻a端一根导线的电阻；

Rw2为热电阻b端一根导线的电阻；

可见，采用双恒流源法对三线制热电阻采样时，要想实现高精度，两个恒流源匹配度必须达到高度一致。然而，以现有的技术，热电阻芯片厂商均无法保证非常高的匹配精度。双恒流源匹配精度直接影响温度采集精度。

申请号为200810036435.6的发明专利，介绍了一种热电阻测量电路。此发明完全没有考虑到双恒流源匹配精度，且没有对此因素造成的测量误差做任何措施，因此不可能达到很高的测量精度。文中生成可以用三线制热电阻实现四线制热电阻的采样精度值得商榷。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种消减三线制热电阻测量误差的方法。三线制热电阻测量电路包括：多路选择开关(MUX)、可编程运算放大器(PGA)、模拟数字转换器(ADC)、双恒流源(IDAC1，IDAC2)、参考电压采样电阻(Rref)、三线制热电阻(RTD)，其特征在于测量时，通过多路选择开关(MUX)对调两个恒流源(IDAC1，IDAC2)与热电阻的连接关系，前后两次测量热电阻，并以这两次热电阻测量值的平均值为依据计算温度值。

在三线制热电阻双恒流源测量电路中，通过在对调两个恒流源与热电阻连接关系前后，对热电阻分别进行一次测量值，并把两个测量值求平均值的方法，大幅消减双恒流源匹配误差对热电阻采样值的影响，实现高精度温度采集。

为达到上述目的，本实用技术方案是：首先，设置多路选择开关，参见图2，如图2电路配置如所示，进行一次采样，得到热电阻实测值Rrtd1如公式(3)所示。