[发明专利]一种高精度振弦式仪器内置热敏电阻的温度测量装置

说明书

本申请涉及一种高精度振弦式仪器内置热敏电阻的温度测量装置，该装置通过差分测量法测量振弦式仪器在频率测量时的内置热敏电阻的电阻值，再结合内置热敏电阻的电阻温度特性，得到转换后的温度值，实现振弦式仪器内置热敏电阻温度数据的测量。本发明的测量装置大大提高了振弦式仪器内置热敏电阻温度测量数据的准确性。

技术领域

本申请涉及岩土工程检测技术领域，具体涉及一种高精度振弦式仪器内置热敏电阻的温度测量装置。

背景技术

振弦式仪器通常应用于岩土工程的安全监测中，用于监测岩土工程的应力、温度、渗压和渗流等物理量，用以研判岩土工程的安全。热敏电阻内置在振弦式仪器内部，热敏电阻对仪器外部的温度敏感，热敏电阻阻值和温度存在一定的线性转换关系，温度的变化必将引起阻值的变化，因此只要测量热敏电阻的阻值，再根据转换关系就可以得出当前仪器外部的温度值。

在研判岩土工程的安全性中，对测量数据的准确性有很高的要求，温度的测量结果精确与否将直接影响到振弦式仪器的应力、渗压和渗流的计算结果。但在实际测量时由于热敏电阻的阻值跨度大，常规的电阻测量装置精度低，因此无法满足大跨度电阻高精度测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高精度振弦式仪器内置热敏电阻的温度测量装置，克服振弦式仪器的内置热敏电阻阻值跨度大导致测量精度低的问题，同时保证振弦式仪器在频率测量时刻的测量温度值的可靠性。

本发明采用的技术方案是：一种高精度振弦式仪器内置热敏电阻的温度测量装置，包括内置热敏电阻、标称电阻、电压测量装置、电阻温度转换装置和恒压电源；所述标称电阻、内置热敏电阻和恒压电源依次串联成闭合回路；所述电压测量装置并联在所述标称电阻两端，所述电阻温度转换装置与所述电压测量装置电路连接。

进一步地，所述内置热敏电阻为NTC热敏电阻。

进一步地，所述NTC热敏电阻的电阻温度变化遵循特性公式：

其中，Rt为内置热敏电阻的电阻值，T为内置热敏电阻的温度值；LnRt为内置热敏电阻的电阻值自然对数，A、B、C为内置热敏电阻出厂时自带的转换系数。

进一步地，所述标称电阻为高精度低温漂的金属膜电阻。

进一步地，所述电压测量装置为24位的高精度电压测量装置。

进一步地，所述电压转换装置为高精度电压采集芯片，所述电阻温度转换装置为电阻温度转换芯片；所述电压测量装置的CH0和CH1引脚分别接在标称电阻两端，通信引脚SCLK、MISO、MOSI和CS分别与电阻温度转换装置的SCLK、MOSI、MISO和CS引脚连接。

本发明采取的另一技术方案是：一种高精度振弦式仪器内置热敏电阻的温度测量方法，通过差分测量法和高精度采集元件测量振弦式仪器在频率测量时内置热敏电阻的电阻值，再结合内置热敏电阻的电阻温度特性，得到采集时刻的温度值，实现振弦式仪器的内置热敏电阻温度高精度测量。

进一步地，所述差分测量法的具体步骤为：将标称电阻、内置热敏电阻和恒压电源依次串联成闭合回路；将电压测量装置并联在所述标称电阻两端，并将所述电压测量装置与电阻温度转换装置连接；通过所述电压测量装置测得标称电阻的电压值，根据公式Uac＝Uab+Ubc得出内置热敏电阻的电压值，进而通过所述电阻温度转换装置计算得到内置热敏电阻的电阻值；其中Uac为恒压电源电压值，Uab为标称电阻的电压值，Ubc为内置热敏电阻的电压值。

进一步地，计算所述内置热敏电阻的电阻值Rt的具体公式为：

Rt＝((Uac-Uab)*Ro)/Uab

其中，Uac为恒压电源电压值，Uab为标称电阻的电压值，Ubc为内置热敏电阻的电压值，Ro为标称电阻的电阻值。