專利名稱：自校式鉑電阻數(shù)字測溫儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及溫度計量方面，中、低溫領(lǐng)域內(nèi)的一種具有自校、調(diào)定電路的鉑電阻數(shù)字測溫裝置。
鉑電阻數(shù)字測溫裝置，需將鉑電阻阻值隨溫度的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量，并經(jīng)線性化修正，放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，由數(shù)字顯示單元顯示出溫度值。整個裝置的電路上有很多電子元器件和不同金屬間的接點。隨著時間和環(huán)境溫度的變化，每個元器件都會有不同程度的漂移量，集中表現(xiàn)在裝置的零點漂移和上限變化；上述接點間只要存在溫差，就會形成熱接點，產(chǎn)生熱電勢。所有這些直接影響鉑電阻數(shù)字測溫裝置的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。
為解決這些問題，要加裝自校電路和正、反向測量。JWB—1型精密數(shù)字鉑電阻測溫儀(柯亭正張彥明；計量技術(shù)1990年第1期P9)采用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻為溫度傳感器，其測量裝置是一微機(jī)自校測量系統(tǒng)。為了消除熱電勢的影響，需正、反向測量四次才能測出一個溫度值。雖然提高了一些精度，但線路復(fù)雜、操作不便，很難推廣應(yīng)用。GSW—A高準(zhǔn)確度數(shù)字溫度計(王金良；計量技術(shù)1993年第4期P17)采用工業(yè)鉑電阻為溫度傳感器，其測量裝置主要由放大器恒流源、正反饋線性修正電路和 位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。其線路簡單、精度較高，但測溫范圍窄，也不能消除元器件漂移的影響，很難實現(xiàn)199.99℃以上溫度的測量和保證長期穩(wěn)定性。
本實用新型的目的是要提供一種具有自校、調(diào)定電路，且少熱接點的鉑電阻數(shù)字測溫裝置，它能有效地減少元器件漂移的影響和熱電勢的產(chǎn)生，并能擴(kuò)展測溫范圍。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在測量單元(2)和線性放大器(5)上加裝自校、調(diào)定電路，如

圖1所示。自校、調(diào)定電路由兩只校驗電阻(R0)、(R上)，兩只切換開關(guān)(3)、(4)和三個電阻調(diào)定支路(R1W1)、(R2W2)、(R3W3)組成。
(R0)、(R上)的阻值分別等于溫度傳感器(1)在0℃和198℃的名義電阻值，年變化量≤20PPm，利用這兩只高穩(wěn)定性電阻替代溫度傳感器(1)來校驗零點漂移和上限的變化量。
(R1W1)用來調(diào)定零點，當(dāng)溫度傳感器處于0℃時，調(diào)定示值為0.00℃。
(R2W2)用來調(diào)定上限溫度，當(dāng)溫度傳感器處于199.99℃時，調(diào)定示值為199.99℃。也可通過調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓來達(dá)到這一目的。
(R3W3)用來調(diào)定第二零點，當(dāng)溫度傳感器處于199.99℃時，調(diào)定示值為-0.01℃，這種工作狀態(tài)下的示值均應(yīng)加上200.00℃，這樣首尾相連可擴(kuò)展測溫上限為399.99℃。
(3)和(4)通過不同的組合切換來達(dá)到不同的功能。
零點、第二零點，上限溫度點的調(diào)定，以及各溫度點的檢定均要由高一等級的標(biāo)準(zhǔn)溫度計來決定實際溫度。一經(jīng)調(diào)定、檢定結(jié)束，應(yīng)立即通過切換開關(guān)(3)和(4)組合切換，分別依次將(R0)和(R1W1)支路、(R上)和(R1W1)支路、(R上)和(R3W3)支路接入測量單元，進(jìn)行本機(jī)自校校驗零點、上限溫度點和第二零點，并記下各自的顯示值作為以后自校、調(diào)定的參考數(shù)據(jù)。在使用中隨著時間和環(huán)境溫度的變化，可通過定期本機(jī)自校，調(diào)定W1、W2和W3使各自的顯示值等于上述參考數(shù)據(jù)，保證零點、第二零點、上限溫度點與檢定時所調(diào)定的一致，從而保證測溫裝置的穩(wěn)定。
電阻調(diào)定支路(R1W1)、(R3W3)和切換開關(guān)(3)也可設(shè)在另一恒流源放大器(A3)的正極，如圖2所示，但對輸出電壓U01和U02要進(jìn)行差動放大后，再送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
把鉑電阻的四根銀引線換成銅引線，使鉑電阻與測量單元之間沒有不同金屬相連的接點。這一措施可有效地減少熱電勢的產(chǎn)生。
綜上所述，本實用新型采用放大器恒流源電路和正反饋線性修正電路為測量單元(2)，該單元和線性放大器(5)上還備有自校、調(diào)定電路和零點切換電路，以此來增加穩(wěn)定性和擴(kuò)展測溫范圍。來自測量單元的模擬量，經(jīng)線性放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換，最后由數(shù)顯單元顯示溫度，且有BCD碼輸出接口，其技術(shù)指標(biāo)如下測溫范圍-199.99℃～199.99℃；200.00～399.99℃基本誤差 ≤±0.10℃ ；≤±0.20℃本實用新型在GSW--A高準(zhǔn)確度數(shù)字溫度計的基礎(chǔ)上只增加了兩只高穩(wěn)定性電阻、兩只切換開關(guān)和三只電位器即達(dá)到自校、調(diào)定的目的；只增加一個第二零點支路(R3W3)就使測溫上限從199.99℃擴(kuò)展到399.99℃；另外采用鋼質(zhì)四引線鉑電阻為溫度傳感器，既減少了熱電勢的產(chǎn)生，又節(jié)省了銀材料的消耗。所以本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、測溫范圍寬、穩(wěn)定性高和使用方便的優(yōu)點。
實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出圖1是根據(jù)本實用新型提出的自校式鉑電阻數(shù)字測溫儀的原理電路圖。
下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明依據(jù)本實用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
由銅質(zhì)四引線結(jié)構(gòu)的鉑電阻組成的溫度傳感器(1)通過切換開關(guān)(4)接在測量單元(2)內(nèi)的恒流源放大器(A1)和正反饋線性修正放大器(A2)上，同時切換開關(guān)(3)接通零點調(diào)定支路(R1W1)，所輸出的模擬量經(jīng)線性放大器(5)放大，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量、譯碼驅(qū)動電路(7)、(8)，最后由數(shù)碼顯示器(10)顯示溫度值。并備有BCD碼輸出接口(9)。整個裝置的電源由穩(wěn)壓電源(11)和(12)供給。其測溫范圍為-199.99～199.99℃。當(dāng)開關(guān)(3)接通第二零點支路時，既可實施200.00～399.99℃的測量。裝置在長期使用中的自校、調(diào)定，通過切換開關(guān)(3)、(4)的組合切換，將(R0)和(R1W1)支路、(R上)和(R1W1)支路、(R上)和(R3W3)支路依次接入測量單元，校驗零點、上限溫度點和第二零點，如與檢定時調(diào)定的數(shù)據(jù)不符，可調(diào)整W1、W2、W3使其相符，從而保證測溫裝置的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種由外殼、溫度傳感器(1)、測量單元(2)、切換開關(guān)(3)、(4)、線性放大器(5)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)、譯碼電路(7)、驅(qū)動電路(8)、BCD碼輸出接口(9)、數(shù)碼顯示器(10)、直流穩(wěn)壓電源(11)和(12)組成的自校式鉑電阻數(shù)字測溫裝置，其特征在于測量單元(2)內(nèi)恒流源放大器(A1)和非線性修正放大器(A2)上裝有兩只自校電阻(R0)、(R上)，兩只切換開關(guān)(3)、(4)和兩個電阻調(diào)定支路(R1W1)、(R3W3)，通過切換開關(guān)(3)和(4)可分別接入測量單元(2)，替代溫度傳感器(1)和改換零點溫度。
2.按著權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于溫度傳感器(2)采用銅質(zhì)四引線結(jié)構(gòu)的鉑電阻。
3.按著權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于線性放大器(5)上裝有一個電阻調(diào)定支路(R2W2)，用于調(diào)定測溫上限。
4.按著權(quán)利要求2所述的測溫裝置，其特征在于銅質(zhì)引線的表面涂有防氧化保護(hù)層。
專利摘要本實用新型屬于溫度計量方面，中、低溫領(lǐng)域內(nèi)的一種數(shù)字測溫裝置，適用于-199～399℃范圍內(nèi)的精密測試和現(xiàn)場校驗工作。本實用新型選用銅質(zhì)四引線鉑電阻為溫度傳感器，采用放大器恒流源和正反饋線性修正電路為測量單元，該單元還有本機(jī)自校、調(diào)定電路和零點切換電路，以此增加整機(jī)的穩(wěn)定性和測溫范圍。來自測量單元的模擬量，經(jīng)過放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，最后由數(shù)顯單元顯示被測溫度，且有BCD碼輸出接口。
文檔編號G01K7/16GK2227330SQ9421969
公開日1996年5月15日 申請日期1994年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月29日
發(fā)明者高慶中, 王新 申請人:河北省技術(shù)監(jiān)督職工中等專業(yè)學(xué)校, 河北省高碑店市興華電子儀器廠