水温测量系统设计

水温测量系统，是一个综合性强，应用广泛，涉及面多的课题，在设计过程中，我先是着手对一路进行设计和测量，然后扩展成八路。在整个的设计过程中，我始终保持着严谨的治学态度，为了提高测量的精度，我在元件的选择问题上花了大量时间，也做了大量的工作进行了许多的思考，对每一个电子元件在同类功能不同型号的元件中进行了精心的比较和选择，通时根据实际情况以及手头上所拥有的电子元件和一些芯片，使用了一些性能很好的重要的元件，如：Pt100,AD620,TL431,LM324。测温电路共有八路测温通道，每一路的测温电路如图1。

铂热电阻PT100

铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的。按0℃时的电阻值R0的大小分为100欧（分度号为Pt100）和10欧（分度号为Pt10）等。温度测量范围均为-200～850 欧。10欧姆铂热电阻的感温元件是用较粗铂丝绕制而成，耐温性能明显优于100欧姆铂热电阻，主要用于650℃以上的温区；100欧姆的铂热电阻主要用于 650℃以下的温区，虽也可用于650℃以上的温区，但在650℃以上温区不允许有 A 级偏差。100 欧姆铂电阻的分辨率比10欧姆铂电阻的电阻分辨率大一倍，对二次仪表的要求相应低一个数量级，因此在650℃以下温区测温应尽量选100 欧姆，所以在-30℃到+120℃选用100 欧姆的铂电阻。铂热电阻的参数函数在 0℃上、下温区各不相同，但参考函数系数相同，其数学模型列与下式：

-200℃ ～0℃ Rt=Ro[1+At+Bt2+C(t-100)t3]

0℃～850℃ Rt=Ro(1+At+Bt2)

式中 Rt —铂热电阻在温度为t℃时的电阻值；

Ro —铂热电阻在温度为 0℃时的电阻值

A=3.9083/1000 B=-5.775/10000000

C=-4.183/10000

t —温度，℃

由于用于测温的感温电阻器总有连接导线，但是由于金属电阻本身的阻值很小，所以引线的电阻值及其变化就不能忽略。如果仅用两根导线接在热电阻两端，导线本身的阻值必和热电阻的阻值串联在一起，造成测量误差。为此测量电阻的

引线通常采用三线式或四线式接法。

LM324 的选用

LM324 是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图 2 所示的符号来表示。LM324 的引脚排列见图 3。

由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中（图4）。

在此电路中，LM324 起跟随器的作用，1号管角为输出。输出2.5V电压信号，送给桥路。在此次设计中，用到两片LM324，共组成八路跟随器，电压反馈系数为1，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。