铂热电阻温度测量电路的设计

　　一、概述

　　在工业测量与自动控制中，往往需要温度测量与控制，铂热电阻由于测量准确度高，稳定性好，特别在中温区(150、650℃)，它具有耐高温，抗氧化等优点，因而铂热电阻测量仪表应用十分广泛，在实际的温度测量中，常用电桥作为铂热电阻的测量电路，但往往调平衡困难，而且引线电阻对温度影响很大。本文采用恒定电流给四线制铂热电阻供电，利用高阻输入放大器，有效地减小导线电阻的影响，提高了温度测量的精度。此电路经A/D转换数据处理，在一20、十200℃范围内，测量误差小于土0.2℃。本电路已成功地用于多项科研成果中，电阻测温电路框图如图1所示，该电路主要由6部分组成:(1)恒流源电路，(2)铂热温度传感器，(3)输入运算放大器，(4)精密电压基准，(5)缓冲器;(6)有源滤波器。

　　从图1可以看出，要取得稳定的测温效果，首先要有一个稳定的恒流源，其次还得考虑到连接导线和精密基准等对测量的影响，下面着重讨论如何采取相应的措施提高铂热电阻测温电路的精度。

　　二、恒流源电路

　　图2是一个实际的恒流源电路，它是由精密电压基准LM399，恒流管4DH3H，集成运算放大器，场效应管、三极管，精密电阻等组成。该电路选用了噪声更小，长期稳定性更好的精密电压基准LM399，其稳定电压约6.gV，由于LM3是带有温度稳定器的单片齐纳基准，它的温度系数只有高质量齐纳基准的十分之一(典型值3x10--丫℃)，基淮由做在同一芯片上的温度稳定器和有源齐纳基准电路组成，有源电路使得齐纳基准阻抗减为0.59左右，在0.5、10mA工作电流范围，可保持基准电压和温度系数基本不变，是一种比普通齐纳基准具有更低噪声和更好的长时间稳定性的基准源。该电路由于采用了精密电压基准LM399，

　　三、减小引线电阻影响

　　图中的I为恒流源，r是导线的引线电阻。由于测量运算放大器采用同相输入，其输入阻抗很大，所以该支路基本上无电流流过，它仅指示铂热电阻RT的电压降，这样一来连接导线随温度的影响大大减小，有效地提高了测温精度。

　　四、对基准电压要求

　　基准电压同样选用噪声更小，长期稳定性更好的精密电压基准LM399，通过电阻值为10K和多圈电位器(4.7kQ)分压得到的图3四线制铂热电阻测温电路电压VB人去抵销铂热电阻温度传感器。0℃时电压值，使得测温线路输出对应为oV电压。我们曾对基准电压V。进行了长期的实际考察，测得基准电压的稳定度由基准电压波动，引起对测温精度的影响比较小。

　　考虑到铂热电阻与温度关系的非线性，R.二100(1十At十Bt)，当测温范围较宽时，可用分段线化的方法，即每10℃内用软件线性内插，可用软件查表法解决。