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高温温度记录仪设计原理
时间:16-03-03 编辑:智拓仪器 浏览:

 高温温度记录仪设计原理

一、高温温度记录仪设计背景

  高温温度记录仪应用于非常多的领域,具有非常高的商业价值,比如说,食品、医药、电子和化工行业的仓库,冷库,阴凉库,实验室,净化车间,电子封装材料仓库,运输车等需要温度测量的场合,特别是主要使用于一些温度较高的环境下,比如蒸锅,蒸箱,油锅,杀菌锅,反应釜等等高温环境。

二、高温温度记录仪设计方案

1.传感器的选择

不同传感器特点对比:

 

热电偶

RTD

热敏电阻

集成硅

温度范围

−270 1800°C

−250 900 °C

−100 450°C

-55 150°C

灵敏度

几十个μV /°C

0.00385 Ω / Ω / °C(铂材料)

几个Ω / Ω /°C

根据技术,灵敏度为
-2mV/°C

精度

±0.5°C

±0.01°C

±0.1°C

±1°C

线性度

需要一个至少阶的多项式或一个相当查找表。

需要一个至少阶的多项式或一个相当的查找表。

需要一个至少阶的多项式或一个相当的查找表。

最好在±1°C 范围内。无需线性化处理。

耐用性

热电偶的大线规导线使这类传感器更加坚固耐用。此外,使用的绝热材料增强了热电偶的坚固性。

RTD 很容易由于震动而损坏。这是因为它们通常具有26 30 根很容易折断的AWG 导线。

热敏电阻元件的外壳多种多样,但其中最稳定最密封的当属玻璃外壳。一般来说,热敏电阻处理起来较为困难,但其不会受到震动影响。

与任何塑封的IC (诸如双列直插式封装和表面贴装IC)一样耐用。

在搅拌油中的时间

短于1S

10 

60 

激励

不需要

电流源

电压源

典型供电电压

输出形式

电压

电阻

电阻

电压、电流或者数字信号

典型尺寸

焊珠直径 = 5 倍的导线直径

0.25 x 0.25 

0.1 x 0.1 

TO-18 晶体管封装至塑料DIP 封装

综合比对上述传感器种类,所以我们选择RTD材质作为高温温度记录仪测温传感器,PT100RTD材料中应用最多的一种;

PT100传感器应用于非常多的测温场合,主要适合-200-600之间测量设计方案,主要优点有:测量精度准确,测量相应速度快等特点;

高温温度记录仪测温信号放大电路

   采用PT100一般有两种设计方案:

1.设计一个恒流源通过Pt100 热电阻,通过检测Pt100 上电压的变化来换算出温度;
2.采用惠斯顿电桥,电桥的四个电阻中三个是恒定的,另一个用Pt100 热电阻,当Pt100电阻值变化时,测试端产生一个电势差,由此电势差换算出温度。两种方案的区别只在于信号获取电路的不同,其原理上基本一致。图一所示为测温原理图

 

改善高温温度记录仪测温精度的方法:

通过改善Pt100 接线方式对误差进行补偿;

铂热电阻的使用,一般有三种接法,分别是二线制接法、三线制接法和四线制接法,如图4
所示,不同的接法适应于不同的精度要不求。
1.二线制接法:如图4(a)所示,这种接法不考虑Pt100 电缆的导线电阻,将A/D 采样端与电流源的正极输出端接在一起,这种接法由于没有考虑测温电缆的电阻,因此只能适用于测温距离较近的场合。
2.三线制接法:如图4(b)所示,这种接法增加了用于A/D 采样的补偿线,三线制接法消除了连接导线电阻引起的测量误差,这种接法适用于中等测温距离的场合。
3.四线制接法:如图4(c)所示,这种接法不仅增加了A/D 采样补偿线,还加了一条A/D对地的补偿线,这样可以近一步的减小测量误差,可以用于测温距离较远的场合。如果只从精度上考虑,采用四线制接法效果最好。

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