自校式铂电阻数字测温仪可靠性的实施

　　0　引言

　　随着电子技术的发展和自动化程度的提高,数字式铂电阻测量仪器广泛的应用于观测与计量领域,特别是现场校准,因此如何提高测温仪准确度等级,确保仪器长期稳定可靠是至关重要的,成为多年研发人员的重要课题。

　　数字测温仪的可靠性主要取决于温度传感器和测量电路的稳定性。温度传感器应选择稳定性达到mK级的标准铂电阻温度计,但其纯度要求高、工艺精 细、且价格昂贵,不适于做现场校准工作的标准器。为此,我们在研制一种自校式铂电阻数字测温仪(以下简称测温仪)时,充分挖掘工业级铂电阻的测温潜力,通 过采取相应的措施,减少了铂电阻温度传感器的不稳定因素;并在测量电路中采用固定电阻校准来消除温漂和时漂的影响,从而保证了测温仪的可靠性。

　　1　温度传感器的稳定性

　　所研制的自校式铂电阻数字测温仪从以下三方面,通过采取相应的措施,来提高其温度传感器的稳定性:

　　1.1　消除铂丝材料内应力的影响

　　影响铂电阻温度传感器稳定性的主要因素为:铂丝纯度和内应力。对于基、标准铂电阻温度计,虽然其材料纯度高,W100(铂电阻温度计在100℃ 的电阻与水三相点的电阻之比)应大于1.3925。如果内应力消除不掉,稳定性达不到mK级,将导致年漂移量为百分之几度。对于工业级的铂丝材料,由于其 价格便宜,人们在生产、使用中不注意这方面的问题,导致年漂移量也很大。为了消除内应力的影响,我们在用工业级铂丝材料定制铂电阻元件时,采用特殊设计, 使其从结构上不易产生应力,并进行充分退火、老化和筛选,消除加工过程中所产生的应力。此外,在使用中也要避免剧烈振动和热震。

　　1.2　消除热结点(热电势)影响

　　由于基、标准铂电阻温度计使用温度高,其引线材料为铂或银,与铜线测量电路连接时会构成热结点,随着环境温度的变化会产生大小不等的热电势,影响测温的准确性。对于基、标准铂电阻温度计,可采用换向测量的方法加以消除,但作为计量标准器而言,来回换向显得麻烦。

　　因此,我们所用的温度传感器采用的是铜质四引线,这样从结构上消除了与铜测量线路连接的热结点。

　　1.3　消除引线氧化影响

　　为了避免铜引线氧化、玷污,及潮气的浸入,采用特殊工艺将工业级铂电阻元件及引线进行密封。经采取上述三方面的处理措施后,设计而成的测温仪在-60~300℃范围内,运行1000小时后,可以达到Δt0≤0.03℃,Δt0为该测温仪温度传感器在0℃时变化量。

　　2　测量电路的稳定性

　　自校式铂电阻数字测温仪的测温电路主要从以下两方面来提高其稳定性: