提高鉑電阻溫度計測量精度的方法

摘要:目前我國工業用A級鉑電阻溫度計在0℃的最大允許誤差為+0.15℃，為使鉑電阻溫度計誤差小于0.1C,提出了一種提高工業級鉑電阻溫度計精度的方法。試驗采用計算機溫度自動檢測系統，測溫元件采用Pt100鉑電阻,結果證.明整個系統的測量誤差在0.1℃以內，而且整體造價低，經濟實用。此方法較好推廣,可適用于熱電阻溫度計的溫度測量。
1引言
　　工業中常用的溫度測量儀器有:玻璃液體溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計等。
　　玻璃液體溫度計有直觀、結構簡單等優點,但是不能自動記錄、不能遠傳、易碎，用于工程測溫精度較低。工業熱電偶優點是價格便宜、使用安裝維修方便、熱惰性小，便于實現遠距離傳送，缺點是需要進行冷端溫度補償，且其在工業測量中精度較低。熱電阻中的鉑電阻溫度計具有較好的穩定性及重復性、熱響應時間短且具有較寬的工作溫度范圍等特性，廣泛用于中溫(-200~650℃）范圍的溫度測量中.。標準鉑電阻溫度計具有較高的精度，但在生產過程中對材質的穩定性考察較為復雜且生產周期長價格昂貴，同時對測量儀表精度要求較高,這對工業測量來說成本過高。根據國家檢定規程，A級鉑電阻在OC的最大允許誤差為±0.15℃，其價格和使用條件容易為工業生產中所接受，如何在不增加成本的基礎上提高其精度，我們通過試驗從中得到。
　　本試驗對容積式制冷壓縮冷凝機組的性能進行測試,按照國標GBT《容積式制冷壓縮冷凝機組》要求,各測量點要求其誤差控制在0.1℃范圍內，簡單應用熱電偶溫度計或鉑電阻溫度計進行測溫，所得測量數據不能滿足精度的要求。對此本文提出了一種整體系統校正坊法，即仍然采用傳統Pt100鉑電阻溫度自動檢測系統，對包括鉑電阻、信號線、采集板、計算機等在內的整個測量系統進行測試，并對每個鉑電阻進行線性回歸，將回歸的數據代入測量程序中，對每一個測量的溫度數據進行修正，即可提高整個測量系統的測量精度,而且整體造.價低，經濟實用。實際使用表明,通過此方法修正后的溫度檢測系統不僅能夠滿足精度上的要求，還具有非常好的穩定性，滿足試驗規范的偏差的要求。
2試驗系統
　　本試驗是對容積式制冷壓縮冷凝機組的性能進行測試，采用風冷式。需要測試的溫度點及最大允許.誤差要求如下:
(1)風冷式機組的冷凝器進風溫度應取自放在能表明平均空氣溫度位置上的至少四個溫度測量儀表的平均讀數,也可采用抽樣裝置測得。要求最大允許誤差不超過±0.1℃.本試驗在冷凝器的進風口處布置5個溫度測量點標號分別為1,2,3,4,5;
(2)過冷器前后制冷劑溫度，要求最大允許誤差不超過±0.1℃。布置溫度測量點為6,7;
(3)壓縮機吸入口處制冷劑溫度,要求最大允許誤差不超過±0.1℃。布置溫度測量點為8;
(4)環境溫度,要求最大允許誤差不超過±01℃。布置溫度測量點為9。
3解決辦法
　　試驗的溫度測量自動檢測系統采用中泰軟件RM411遠端熱電阻采集模塊和P100鉑電阻。RM411遠端熱電阻模塊由CPU、光電隔離、A/D轉換、通道轉換、三端電流激勵、RS485接口、站址開關和DC/DC組成。用VB語言編制采集程序，可實現的功能包括:冷凝機組各試驗參數的數據采集并存儲，顯示實時數據，生成歷史曲線等。
自動檢測系統的特點:
(1)Pt100鉑電阻采用三線制接法，減小引線電阻的影響;信號線選用帶屏蔽線的三芯銅線，減少周圍強電對數據信號的干擾;
(2)計算機自動檢測并實時存儲數據，減少人為誤差;
(3)對試驗的整個檢測系統進行檢測校驗,消除二次儀表誤差和系統誤差。這樣經過校驗的整套系統搬回到實際測量中,校驗精度就是測量精度。
根據試驗要求，每一路鉑電阻均要在以下溫度點進行校驗:27℃,32℃,38℃,43℃,46℃,
48℃.整個檢測系統經測試后，標準溫度計以及試驗中所用的
9路鉑電阻的測量數據見表1。
　　設標準溫，度計的測量值用Xi表示，被測鉑電阻的測量值用Yi表示，i表示每一路鉑電阻，取值為1,2,3..，9。用Exce1中圖表處理對每一路鉑電阻的測試數據進行線性回歸，就可以得到每一路鉑電阻的線性回歸公式:
Yi=Ai+BiXi(1)
式中AiBi為第潞鉑電阻的回歸參數。
　　以第一路鉑電阻為例，回歸公式如圖1所示。
 
　　每一路被測鉑電阻的線性回歸參數見表2。
由(1)式得到:
Xi=(Yi-Ai/Bi(2)
　　這樣每測得一個Yi就可由上式反算對應一個Xi
 
　　對表1中每一路被測鉑電阻的測量值進行修正,便可獲得修正后的值以及誤差。仍以1號鉑電阻為例，修正后的值與標準值之間的誤差分布圖見圖2。由圖2可知,修正后鉑電阻的測量值與標準值之間的誤差在±0.05℃以內。
 
　　同樣,根據公式(2可以對每一路鉑電阻進行修正，修正后的值與標準值之間的誤差如圖3所示,除去個別點，每一路的誤差都在±0.1℃以內,滿足精度要求。
　　所以，根據參數A、B以及公式(2對測試軟件RM411單模塊測試程序中的參數進行修正后，顯示值也在精度要求之內。
4結束語
　　本文之所以能夠提高工業級溫度的測量精度，其原因是我們在對溫度系統進行校驗時，將整體系統都搬到計量所同時校驗，之后再通過簡單的數學公式的推導，對整個溫度自動檢測系統進行線性修正,不需要特別復雜的數學運算，就可將溫度測量系統的測量誤差控制在±0.1℃以內，并且整體造價比較低，經濟實用。因此從某種意義上說,本文提出的提高溫度測量系統精度的方法，在工業級溫度測量系統中是一個進步，可適用于任何一個工業過程溫度測量需要,這種方法具有普遍意義,容積制冷機組測量試驗臺只是一個應用的實例。