RTD温度测量系统的实现

简介

无论在日常生活还是工业生产，测温系统都非常的重要，而不同的测温系统有着不同的精度，与测温范围，一般的数字芯片式的温度传感器测量的范围较小但是测量的准确度较高（出厂前进行了线性校准），热电偶测量范围较广但是线性度较差。本文采用了RTD测温器件，RTD的测温范围在-200℃到800℃之间，且线性度较高。RTD的测量原理是随着温度的变化。以PT100位例温度与阻值的关系如下图所示

测量电路

由于阻值在实际使用中我们不方便直接获取，一般的测量方式是通过给定激励电流测量电压值。测量系统的精度不仅取决于温度传感器还取决于测量仪器、系统配置以及测量电路类型，根据导线的数量RTD可分为2线，3线，4线测量电路，这些电路如下图所示

在2线测量电路中，为RTD提供激励电流(I)的两根导线也用于测量传感器电压。由于传感器电阻很低，即使是较低的导线电阻，RL也会产生相对较高的测量不精确性。在3线或4线测量系统中，由于传感器激励通过单独的导线发生，并且传感器的测量导线直接放置在通常具有高阻抗的测量器件输入端上，可最大限度降低此误差。遗憾的是，由于RTD上的压降较低，信号非常容易受到噪声的影响。因此，应尽可能避免使用较长的测量导线。可通过将电压放大尽可能靠近信号源或RTD来降低噪声。测量电路如下图所示

AIN0用于产生激励电流，AIN2，AIN3用于测量RTD两端电压。激励电流同时会流过基准电阻Rref1, 作为精密电阻工作，然后会导致通过基准引脚REFIN1(+)和REFIN1(–)检测到的压降。所造成的压降与RTD上的压降成正比。此比率式配置确保激励电 流的变化对系统总体精度没有影响。基准电阻一般都是高精度低温漂的电阻。