基于DataSocket技术的远程铂电阻测温系统

　　0　引言

　　铂电阻利用其电阻值随温度变化而变化的原理测温。由于具有精度高、稳定性好、性能可靠等优点,不仅广泛应用于工业测温,而且可以作为复现国际温标的标准仪器[1]。传统的铂电阻测温仪一般由铂电阻、放大电路、滤波电路、非线性校正电路、A/D转换器以及单片机等组成智能式测试系统[2]。随着工业生产自动化程度的越来越高,这种传统的测温仪在很多场合已经不能适应现代测温的要求。

　　其存在的主要问题有以下几个方面:

　　(1)由于铂电阻的非线性和测温时的各种干扰,影响了测温精度,需要进行滤波和非线性校正。传统测温仪一般都是通过硬件电路实现,这样就存在电路复杂、成本较高等问题。

　　(2)现代测温不仅要求显示温度,往往还需要能够实现报警、显示温度变化趋势、对所测温度进行一定的统计分析等管理功能。如果利用VB、VC等编制软件实现这些管理功能,就对工作人员的编程能力提出了更高的要求。

　　(3)在一些大型的生产现场或者环境条件特别恶劣的场合,需要进行远程自动测试,传统的铂电阻测温仪不能满足要求。虚拟仪器[3]的出现很好地解决了这些问题。课题组在LabVIEW平台上进行二次开发,设计了虚拟铂电阻远程测温系统。利用软件实现了波形显示、数字滤波、非线性校正、统计分析等多种功能,降低了仪器成本。

　　1　测温系统调理电路设计

　　1. 1　电压信号获取电路

　　铂电阻感受温度变化并将其转换为相应的电阻变化,通过转换电路可以将电阻信号变换成能被数据采集系统接收的电压信号。铂电阻常用的电压信号获取电路通常有电桥电路和恒流源电路[2]。电桥电路虽然结构简单、价格便宜,但输出电压与电阻的阻值不呈正比关系,具有非线性,一般需要加后续非线性校正电路。而恒流源电路,由于恒流源的作用,使得电压输出与电阻成良好的线性关系,测量精度得到了很好的保证。因此,系统采用双恒流源电路获取温度信号,同时为了消除引线电阻引入的误差,采用了三线制接法[2~4],电路如图1所示。此时输出电压U0为

　　1. 2　放大器的选择

　　设计中,取稳定度为0·1%、Is=3 mA的恒流源,允许误差为0·1%、R0=100Ω的标准电阻。而由Pt100的电阻比可求出电阻温度系数α=(3·85±0·01)×10-3/℃.则由铂电阻和恒流源组成的单元模块灵敏度为

　　基于以上分析,选用电压运算放大器OP-07作为信号放大器件。

　　2　测温系统软件设计

　　测温系统软件部分在LabVIEW基础上进行二次开发,控制采集卡获取经过调理后的电压信号,将电压信号转换为对应的温度值实时显示,并且生成温度趋势曲线和统计直方图.同时利用Data Socket技术实现温度的远程测试。软件编程思路如图2所示。