温度校准系统及校准方法研究
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摘要
温度测量已渗透到日常生活、国民经济的各个方面,为了提高其测量精度,为国民经济服务,研究温度校准系统与校准方法具有重要的实际意义。
为了使校准系统的测温精度高于待校准系统,本文通过研究温度校准方法,设计了温度校准系统,主要由温度的检测模块、控制模块、调节模块、加热模块及显示模块组成,其核心模块是高精度温度测量和温度控制。
为了防止自热效应对温度测量的影响,保证测量信号的高信噪比,本文采用REF200提供的0.4mA的高精度恒定电流驱动四线制铂电阻传感器PT1000,设计了校准系统的测温模块,减少了铂电阻引线引入的误差。
为了克服实验室常用的水浴、油浴等恒温箱体积大、稳定时间较长等缺点,系统的温度控制模块采用模糊PID算法来调节和控制温度,通过对控制参数的合理设置使恒温控制系统具有很好的稳定性。加热模块采用PWM方式对炉体进行直流加热控制以提供给标准传感器和被校准传感器提供一个恒定的温度场。
通过对本系统的测温模块和恒温控制模块进行测试,结果表明,在0～50℃的范围内,测量误差小于0.06℃,恒温控制误差小于0.08℃,达到了对测温仪器仪表进行校准所需精度的要求。
Temperature measurement has penetrated into many aspects of daily life and national economy, in order to improve the measurement precision and make contributions to the national economy; it is very important and significant to research the temperature calibration system and calibration method.
In order to make the accuracy of the temperature calibration system higher than the temperature measurement system for calibration, though the study on temperature calibration methods, this paper design a temperature calibration system, which consists of temperature detection module, controlling module, adjusting module, heating module and displaying module, the core modules are the high precision temperature measurement module and controlling module.
In order to prevent the influence resulted from self-heating of the circuit, ensure the intensity of the signal-to-noise ratio, this paper adopts REF200to provide a0.4mA high precision constant current to drive four wire circuit platinum resistor sensor PT1000, then the measurement module of the calibration system is developed, and the leading errors introduced by the platinum resistance can be eliminated effectively.
In order to overcome the shortcomings such as big volume, long settling time of water-and oil bath incubator commonly used in laboratory, the temperature controlling module of the calibration system uses fuzzy PID algorithm to adjust and control the temperature, and the temperature controlling system can achieve a stabile condition via setting up the reasonable controlling parameters. Heating module selects the PWM way as the direct current heating control method for the furnace body to provide a constant temperature field to the standard sensor and the sensor for calibration.
Tests for temperature measurement module and constant temperature controlling module of this proposed calibration system are conducted, and the tests results show that in the range of0-50℃, the measurement error is less than0.06℃, and the temperature controlling error is less than0.08℃, which achieves the accuracy requirements of the temperature measurement instruments for calibration.
为了使校准系统的测温精度高于待校准系统,本文通过研究温度校准方法,设计了温度校准系统,主要由温度的检测模块、控制模块、调节模块、加热模块及显示模块组成,其核心模块是高精度温度测量和温度控制。
为了防止自热效应对温度测量的影响,保证测量信号的高信噪比,本文采用REF200提供的0.4mA的高精度恒定电流驱动四线制铂电阻传感器PT1000,设计了校准系统的测温模块,减少了铂电阻引线引入的误差。
为了克服实验室常用的水浴、油浴等恒温箱体积大、稳定时间较长等缺点,系统的温度控制模块采用模糊PID算法来调节和控制温度,通过对控制参数的合理设置使恒温控制系统具有很好的稳定性。加热模块采用PWM方式对炉体进行直流加热控制以提供给标准传感器和被校准传感器提供一个恒定的温度场。
通过对本系统的测温模块和恒温控制模块进行测试,结果表明,在0～50℃的范围内,测量误差小于0.06℃,恒温控制误差小于0.08℃,达到了对测温仪器仪表进行校准所需精度的要求。
Temperature measurement has penetrated into many aspects of daily life and national economy, in order to improve the measurement precision and make contributions to the national economy; it is very important and significant to research the temperature calibration system and calibration method.
In order to make the accuracy of the temperature calibration system higher than the temperature measurement system for calibration, though the study on temperature calibration methods, this paper design a temperature calibration system, which consists of temperature detection module, controlling module, adjusting module, heating module and displaying module, the core modules are the high precision temperature measurement module and controlling module.
In order to prevent the influence resulted from self-heating of the circuit, ensure the intensity of the signal-to-noise ratio, this paper adopts REF200to provide a0.4mA high precision constant current to drive four wire circuit platinum resistor sensor PT1000, then the measurement module of the calibration system is developed, and the leading errors introduced by the platinum resistance can be eliminated effectively.
In order to overcome the shortcomings such as big volume, long settling time of water-and oil bath incubator commonly used in laboratory, the temperature controlling module of the calibration system uses fuzzy PID algorithm to adjust and control the temperature, and the temperature controlling system can achieve a stabile condition via setting up the reasonable controlling parameters. Heating module selects the PWM way as the direct current heating control method for the furnace body to provide a constant temperature field to the standard sensor and the sensor for calibration.
Tests for temperature measurement module and constant temperature controlling module of this proposed calibration system are conducted, and the tests results show that in the range of0-50℃, the measurement error is less than0.06℃, and the temperature controlling error is less than0.08℃, which achieves the accuracy requirements of the temperature measurement instruments for calibration.
引文
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