铂电阻测温仪器温漂问题的研究

　　一概述

　　目前，在较高精度的温度测量仪器的开发研制中，普遍采用的是以铂电阻作为传感器，通过电子手段实现信号的采集和处理。但在这种铂电阻测温仪器中存在的一个难题，即温度漂移。一般而言，较高精度的测量仪器，往往是针对实验室环境设计的。但是，随着科技的进步，现场应用于对于仪器精度的要求也越来越高。例如，在气象业务中，日益推广应用的自动气象站，由于其自身的特点和业务工作的要求，不可能再使用实验室校准的方法来保证其准确性，必须实现现场校准。这样，我们就必须研制适合现场条件下使用的标准仪器。环境温度的大范围变动，是现场与实验室的一个主要差别。所以认真分析温度对仪器的影响并有效控制，是研制适合现场条件的高精度电子侧最仪器中必须加以认真考虑的问题。本文将针对铂电阻测温仪器的特点，对其温漂进行讨论并提出解决方案。

　　二、铂电阻测温仪器引起温漂的主要因索

　　图1是铂电阻测温的基本原理框图。

　　图1中电路的工作原理是这样的:

　　由恒流源电路提供恒定的电流，一般对于0.2%以上的温度测量，为避免铂电阻自热效应对测盆产生影响，电流不可超过1mA。电流流过铂电阻，在铂电阻两端产生相应的电压V=IR这个电压经过放大电路的放大，即可进人A刃转换器完成模一数转换，提供给CpU进行运算，从而计算出R值，根据铂电阻的温度响应相应公式R，=R。(1+At+BtZ)计算出温度值。在这个电路模型中，设在温度t下铂电阻的阻值为R，，凡=loon，恒流源提供的电流为I，放大电路的放大倍数为N，放大器失调电压为Vm，A刃转换器的基准电压源为Vs，则A刃转换器的满量程电压为kV台，k对于不同的A刃转换器有不同的值，本文中假定为1。如要达到0.2%的测量精度，则A刀D转换器应至少具有12位的精度，即满量程数字量Df=4095。所以，对于温度为t时A刃转换器的翰出tD应为

　　在此公式中，除了A。转换器满量程数字4005，其他量都会随温度变化。而R:随温度的变化并不与仪器的温度漂移相关。(1)式中I，珠，N，从四个量对仪器的温漂起到关键作用。进一步进行分析，可求解D的全微分

　　在电路设计中，一般当I二lmA时，我们可以取N=20左右。采用当前价格比较低廉的无器件，一般设计都比较容易实现I，珠，N，从的温漂分别为0.luA/lnA龙，三uV龙，50p，rn龙，放大器失调电压Vin

　　以上计算可以看出，如果我们希望仪器在O一so℃范围内保证温漂不超过0.1%，则放大器失调电压Vm的漂移可以忽略，但是，对于恒流源的漂移，放大倍率的漂移和A刃基准电压的漂移必须加以控制。