提高鉑電阻溫度計測量精度的方法

摘要:目前我國工業(yè)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(yè)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(tǒng)，測溫元件采用Pt100鉑電阻,結(jié)果證.明整個系統(tǒng)的測量誤差在0.1℃以內(nèi)，而且整體造價低，經(jīng)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(yè)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(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)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(yè)熱電偶優(yōu)點是價格便宜、使用安裝維修方便、熱惰性小，便于實現(xiàn)遠距離傳送，缺點是需要進行冷端溫度補償，且其在工業(yè)測量中精度較低。熱電阻中的鉑電阻溫度計具有較好的穩(wěn)定性及重復(fù)性、熱響應(yīng)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(chǎn)過程中對材質(zhì)的穩(wěn)定性考察較為復(fù)雜且生產(chǎn)周期長價格昂貴，同時對測量儀表精度要求較高,這對工業(yè)測量來說成本過高。根據(jù)國家檢定規(guī)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(yè)生產(chǎn)中所接受，如何在不增加成本的基礎(chǔ)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(nèi)，簡單應(yīng)用熱電偶溫度計或鉑電阻溫度計進行測溫，所得測量數(shù)據(jù)不能滿足精度的要求。對此本文提出了一種整體系統(tǒng)校正坊法，即仍然采用傳統(tǒng)Pt100鉑電阻溫度自動檢測系統(tǒng)，對包括鉑電阻、信號線、采集板、計算機等在內(nèi)的整個測量系統(tǒng)進行測試，并對每個鉑電阻進行線性回歸，將回歸的數(shù)據(jù)代入測量程序中，對每一個測量的溫度數(shù)據(jù)進行修正，即可提高整個測量系統(tǒng)的測量精度,而且整體造.價低，經(jīng)濟實用。實際使用表明,通過此方法修正后的溫度檢測系統(tǒng)不僅能夠滿足精度上的要求，還具有非常好的穩(wěn)定性，滿足試驗規(guī)范的偏差的要求。
2試驗系統(tǒng)
　　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(fēng)冷式。需要測試的溫度點及最大允許.誤差要求如下:
(1)風(fēng)冷式機組的冷凝器進風(fēng)溫度應(yīng)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(shù),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(fēng)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(huán)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(tǒng)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(zhuǎn)換、通道轉(zhuǎn)換、三端電流激勵、RS485接口、站址開關(guān)和DC/DC組成。用VB語言編制采集程序，可實現(xiàn)的功能包括:冷凝機組各試驗參數(shù)的數(shù)據(jù)采集并存儲，顯示實時數(shù)據(jù)，生成歷史曲線等。
自動檢測系統(tǒng)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(shù)據(jù)信號的干擾;
(2)計算機自動檢測并實時存儲數(shù)據(jù)，減少人為誤差;
(3)對試驗的整個檢測系統(tǒng)進行檢測校驗,消除二次儀表誤差和系統(tǒng)誤差。這樣經(jīng)過校驗的整套系統(tǒng)搬回到實際測量中,校驗精度就是測量精度。
根據(jù)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(tǒng)經(jīng)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(shù)據(jù)見表1。
　　設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)。
　　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(shù)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(yīng)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(nèi)。
 
　　同樣,根據(jù)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(nèi),滿足精度要求。
　　所以，根據(jù)參數(shù)A、B以及公式(2對測試軟件RM411單模塊測試程序中的參數(shù)進行修正后，顯示值也在精度要求之內(nèi)。
4結(jié)束語
　　本文之所以能夠提高工業(yè)級溫度的測量精度，其原因是我們在對溫度系統(tǒng)進行校驗時，將整體系統(tǒng)都搬到計量所同時校驗，之后再通過簡單的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，對整個溫度自動檢測系統(tǒng)進行線性修正,不需要特別復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，就可將溫度測量系統(tǒng)的測量誤差控制在±0.1℃以內(nèi)，并且整體造價比較低，經(jīng)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(tǒng)精度的方法，在工業(yè)級溫度測量系統(tǒng)中是一個進步，可適用于任何一個工業(yè)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(yīng)用的實例。