数字式贝克曼温度计功能样机的研制

　　1概述

　　贝克曼温度计是广泛应用的精密测量温度差值的温度计，又称差式温度计。贝克曼温度计的示值刻度范围一般是0-5 9C，最小分度值是0.00290。测量起始温度可以调节，可在一20-125℃度范围内使用。此种温度计适用于量热学、凝固点的下降、沸点的上升，以及需要测量微小差值的场合，不能用来测量温度的绝对值。

　　传统的贝克曼温度计是玻璃式液体温度计，这种温度计操作复杂、读数误差较大、易损怕震。针对这种情况，研制新型贝克曼温度计是十分必要的。

　　本文介绍的数字式贝克曼温度计采用8031为微控制器，以TLV2322为放大器，以TLC2543为模/数转换器，方便地实现了高精度、高可靠性、高效率的新型贝克曼温度计的设计，以下是该设计方案的介绍。

　　2数字式贝克曼温度计的硬件设计

　　2.1数字式贝克曼温度计的工作原理

　　由于贝克曼温度计是用来测量温差的，故采用测量温差的桥式电路(如图1)。其中R为固定电阻值，RT, ,

　　R二分别为测量温差的瓦织寸热电阻值。根据基尔霍夫定律，

　　若R;RT,, R,}，则V},=Ix (RT:一叼/2，即选择的R值比测温电阻阻值RT, , R,}大很多时，输出电压V二与电阻差成正比。

　　由于热电阻采用Pt1000，在小温度范围内其电阻与温度成线形关系，用最小二乘法将A/D值拟合成温度值。因此电压差经放大器放大处理后，进行A/D转换，再接人单片机，A/D值转变为温度值并送人显示器显示。

　　2.2硬件组成

　　(1)传感器

　　贝克曼温度计的测量精度要求较高，Pt1000是一种最新研制出来的热电阻传感器，在0℃时电阻值为1000欧姆。由于它阻值大，对温度的变化有很灵敏的反应，是一种良好的传感器，因此选择Pt1000测量温度的传感器。

　　将配对热电阻Pt 1001〕放在具有温度差异的环境中。温度不同导致热电阻阻值变化不同，经过桥路变换，便可将阻值的不同转化为电压信号，其电路图如图2所示。注意:它的最大电流不能超过0.1毫安，否则将影响它的电阻率。

　　(2)A/D转换器

　　由于数字式的贝克曼温度计的测量精度是0.00290 ,而测量范围是0一50C，故要求转换器的分辨率至少要达到2500位，因此要选择12位或12位以上的转换器。

　　TLC2543是美国德州仪器公司生产的带有内部参考电压的11路12位开关电容逐次逼近模数转换器，这种转换器的最大分辨率是4096位;只需外接一个电容，单电源工作，电路非常简单。由于只是对贝克曼温度计功能样机的研制，不需要考虑太多的经济因素，因此选择12位开关电容逐次逼近模了数转换器TLC2543。其主要功能特点如下: