关于铂热电阻在线检测方法的实践探讨

[摘 要]在中低温测量方面，铂热电阻是首选的高准确度测量传感器，将对温度测量控制水平和产品品质起到直接的影响。所以在使用铂热电阻前，需要完成传感器的检测，以确保检测结果的准确性。基于这种认识，本文提出了一种在线检测方法，可以为铂热电阻的检测提供便利。

[关键词]铂热电阻；在线检测；方法实践

中图分类号：TM934.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0111-01

引言：在实际应用铂热电阻时，无论是仪表生产商还是用户，都需要进行铂热电阻的检测。使用常规检测方法，需要在温度稳定后利用测量标准和被检电阻值进行实际温度的计算，然后利用公式进行被检值的计算，将给铂热电阻使用者带来一定的不便。而使用在线检测方法进行铂热电阻的检测，则可以利用计算机进行检测过程的控制，并且能够轻松获得检测结果。因此，相关人员有必要对铂热电阻在线检测方法展开分析，以便更好的进行铂热电阻的使用。

1 铂热电阻的检测方法分析

从工作原理上来看，铂热电阻的电阻丝将随着温度变化而变化。利用铂热电阻，能够完成-200-800℃范围内的温度的测量，具有良好的电气性能，其电阻和温度呈近似线性关系，测量精度较高。在使用铂热电阻之前，还要对其进行检测，以确保元器件的测量精度。但在实际检测的过程中，由于铂热电阻需要与连接导线、转换开关和接线端子等器件连接，所以阻值的测量会受到接点产生的接触电阻和导线电阻的影响，从而导致测量误差的产生。就目前来看，在对铂热电阻进行检测时，可以使用二线制、三线制或四线制电路。使用二线制电路，没有对引线电阻和接触电阻进行考虑，容易导致检测结果中含有较大误差。使用三线制电路，同样需要使用电桥电路，但是可以利用可变电阻器进行电桥的平衡，从而进行引线电阻和接触电阻的相互抵消[1]。使用四线制电路，无需进行电桥电路的设计，并且在测量电压时只有少量漏电流，所以能够实现高精度测量。

2 铂热电阻的在线检测方法的提出

2.1 铂热电阻的在线检测内容

在进行工业铂热电阻传感器的检测时，需要完成外观检测、绝缘电阻测量和示值误差检测三部分内容的测试。在对示值误差进行检测时，可以使用在线检测方法提高检测效率和精度，从而使工业生产效率得到提升。在检测时，需要在0℃和100℃这个温度点上进行电阻示值误差的检测。在0℃温度点上，需要在冰点槽中检测。在100℃温度点上，需要在标准油槽中检测。通过将标准铂热电阻温度计和铂电阻温度传感器放入温度槽，然后使用在线检测系统进行传感器数据的采集，就能够完成铂热电阻的在线检测。

2.2 铂热电阻的在线检测方法

在检测时，考虑到工业铂热电阻温度传感器的引线方式不同，还要根据引线采取不同接线方式。针对采取二线制引线的工业铂热电阻，需要在电阻每根引线末端进行两根导线的引出，然后采取四线制接线。针对采取三线制引线的铂热电阻，还要使用两次测量方法进行电阻或温度的测量，从而使内引线电阻的影响得以消除。在测量时，需要使用四线制方法接线。而在线检测设备应该由计算机、恒温系统、温度数据采集板等设备组成，与温度槽共同构成在线检测系统。利用温度槽，可以为铂热电阻提供检测需要的温度源。利用温度采集板，则可以完成铂热电阻温度数据的采集。由于可以利用计算机实现所有数据采集过程的控制，所以能够实现铂热电阻的在线检测[2]。在实际开展在线检测工作时，需要将铂热电阻传感器与温度计一同放入温度槽，然后按照要求将传感器引线与数据采集板连接。确认接线正确后，需要将计算机与采集板的标准接口连接，然后利用软件进行数据采集板控制，从而实现铂热电阻的在线检测。

3 铂热电阻在线检测方法的实践探讨

3.1 在线检测的硬件设计

在实际进行铂热电阻检测时，使用的铂热电阻为B级WZP薄膜铂热电阻，直径为1μm。在对铂热电阻产生的电压值进行采集时，考虑到铂电阻上电流为μA级，还要使用预算放大器和测量放大器进行信号放大，然后利用数模转换将得到的数字信号输入到单片机中。而使用的数据采集芯片为ADUC824，具有较高的数据采集精度，所以能够省略信号放大环节。在利用该芯片进行信号采集前，需要使信号先经过有源低通滤波器滤波。而通过设定低截止频率，则能够避免电路板受到交流干扰。在线检测系统使用的电源为串联型直流稳压电源，可以进行5V和15V直流电压的提供。在电源的整流部分，需要使用大容量电解电容滤波，从而达成减小输出电压波纹的目的。为抑制电源侧高频干扰，还要在整流电路后使用高频电容进行负载端瞬态响应的改善，从而实现噪声干扰的抑制。考虑到系统测量精度要求较高，需使用24位AD转换器。此外，在机构动作控制方面，需使用光电耦合进行继电器驱动。在连接数据采集芯片时，需要使用三线制零MODEM方式，而芯片上集成的串行通讯接口数据传输率能够达到20000b/s。

3.2 在线检测的软件设计

利用计算机进行数据采集控制，还要使用汇编语言进行系统程序的编制。在进行软件设计时，需要分别完成采集程序、数据处理程序和通讯程序的编写，并且使用模块化结构完成测试软件设计。所以，系统测试软件由初始化程序、主程序、数据采集子程序、数据处理子程序和机构控制程序等组成。系统主程序主要用于计算和处理采集到的数据，从而完成铂热电阻的电阻值求取，并且进行电阻比和测试结果的显示。初始化程序需要完成采集板接口、单片机和数据缓冲区的初始化，机构控制程序需要完成机械机构控制，数据采集程序用于进行电阻电压值的采集，数据处理程序用于进行数据测量结果显示、误差校正和数字滤波等。按照系统软件测试流程，系统开始运行后，会先进行初始化。自检通过后，系统会控制机械进给，然后确认是否达到延时时间。如果达到延时时间，系统模拟开关0将打开，然后进行标准铂热电阻电压值采样。完成数据存储的同时，系统模拟开关1将被打开，然后进行待测铂热电阻电压值采样，并完成数据存储。在同一时刻，系统将进行连续5次采样。最后，系统模拟开关将关闭，存储的数据会被传送至采集芯片，经过数据处理后会在屏幕上显示出来。

使用该种在线检测方法进行铂热电阻检测，由于使用的数据采集芯片为24位，分辨率能够达到1/16777216。而系统输入信号的总量程为2.5V，所以分辨率对应的模拟电压为0.149μV。综合考虑输入信号精度和信号处理精度，实际测量数据精度将能得到7位有效数据，因此能够满足铂热电阻的检测需要。

结论：总之，铂热电阻具有较高的精度，并且测温稳定性好，具有较强的抗冲击性能，所以在工业生产中得到了广泛的应用。而使用在线检测方法进行铂热电阻的检测，则能够快速完成铂热电阻测量精度的检测，从而更好的进行铂热电阻的使用。因此，相信本文对铂热电阻的在线检测方法展开的探讨，可以为相关工作的开展提供指导。

参考文献：

[1]刘刚，陈树新.基于STM32的铂热电阻桥式测温系统设计与实现[J].自动化与仪表，2014，01：53-56.

[2]于铄航，李建新，贺琳.基于Pt100铂热电阻的测温电路设计[J].工矿自动化，2014，06：113-115.