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高精度温度测量

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匿名
匿名  发表于 2020-1-16 09:41:15 |阅读模式
我自从大二参加校电子设计大赛,做了一个温度计后就一直在纠结一个问题,如何把温度计的精度做上去?当时做校赛的时候采用了一个比较传统的电路方案:用稳压芯片的电压为基准,采用op07运放搭配精密电阻搭建电流源,然后用AD620仪表放大器放大PT100上的电压,送入单片机ADC采样后计算得到电阻,再通过R-T关系得到温度,这种结构也是百度上通常可以搜索到的方案,当时由于采用了精密电阻,电流源精度在万分之三左右,但是整体线性性不好,误差在最小70mOhm,最大在100mOhm,电流源的误差贡献就在30mOhm左右了,而且当时用了一个1.5元的稳压芯片,电压也不稳定,导致零点偏移严重。最后光电路的误差带来的温度测量误差就在0.25度了,哪怕在采用1/3B级误差0.1度的铂电阻,整体的误差在0.35度(0.27?)左右了,完全达不到WMO的0.1度要求。所以一直想提高测量精度。终于我发现了一个电路图,


        这个电路图带来的好处不言而喻,但是由于我不是电子专业出身对于一些模电方面的东西还是不太懂,就比如这个参考电压的最低电平高于输入信号的电压情况是否正确?(大神可以跟我讲讲不?)
        对此我问了一些人,最后
        。。。。。。。
        没人理我。

        但是我还是相信ADI公司的,虽然我买不起他们的芯片,于是在伟大的淘宝上我买到仿制芯片来试验一下。
        画PCB,买原件,焊接。。。。。。。花去了我一个月的时间,最后焊完这家伙长这样



        然后写程序调试,克服各种奇怪的问题,一边又一遍debug,最后的结果还算好,通过和垃圾5位电表的比对,测量电阻精度在+-20mOhm左右,分辨率为5mOhm。
        但是我却遇到了致命的问题:稳定性不好,每次上电的数值都不一样,偏差在20mOhm上下,(已经排除了温漂的影响)如此大的偏差直接影响了最后测温的精度。现在这个问题是我想尽量去克服的问题。不知道论坛里面有没有大神可以帮我看看到底是什么问题?
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        今天把温度计开了一天,PT100换成低温漂电阻,仪器参数如下:
        平均值:120.301
        方   差: 0.0207









ps:如今气象上公认最好的电测温度计是芬兰维萨拉生产的,精度在+-0.2度
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匿名
匿名  发表于 2020-1-16 09:41:30
要做一个很准的温度计,首先需要一个更准的温度计……
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发表于 2020-1-16 09:41:39 | 显示全部楼层
是个BUG,以前多处引用的帖子已经脆了,要修。@的ID最后面要加空格才能识别。

宏观温度是按照“分子无序运动的快慢”来定义的,这东西很难进行直接观察,间接的手段也比较模糊,因此温度的计量是一个世界性难题,目前执行的ITS-90标准也是用一系列实物基准作为固定点,用各种奇技淫巧来进行分度。世界范围内,目前的不确定度水平,在中低温区大约是0.2mK。

楼主提到了0.35度的误差,要想计量到这个不确定度,就需要非常精密的恒温槽。标准元件反而简单一点,可以采用二等或一等标准水银温度计。

计量一等标准水银温度计就需要用到更高的基准,通常是标准铂电阻温度计,它的电阻是依靠电桥测定的。如果需要在线测量,采用“数字万用表”是可行的,但是表的不确定度需要妥善的控制,这就是楼主遇到的问题。
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