鉑熱電阻傳感器誤差修正方法和用該方法測(cè)溫的熱量表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)控領(lǐng)域，具體涉及一種鉑熱電阻傳感器誤差修正方法和用該方法的熱量表。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，供熱系統(tǒng)已經(jīng)逐步進(jìn)入了千家萬戶，給廣大人民群眾帶來的舒適便捷的生活。熱量表是供熱系統(tǒng)中用來測(cè)量及顯示水流經(jīng)熱交換系統(tǒng)所釋放或吸收熱量值的儀表，在按熱量計(jì)量收費(fèi)的體系中是一個(gè)關(guān)鍵的儀表。它的測(cè)量數(shù)據(jù)是供熱體系中按熱量計(jì)量收費(fèi)的重要依據(jù)，因此它的測(cè)量精度，工作穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)無論是對(duì)供熱系統(tǒng)還是對(duì)用戶而言，都是非常重要的。
[0003]熱量表主要由流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和計(jì)算器組成。目前行業(yè)內(nèi)普通采用PT1000鉑熱電阻作為測(cè)溫元件:先測(cè)量出PT1000鉑熱電阻的電阻值，然后再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度。
[0004]這種鉑熱電阻采用二線制接法，沒有考慮到引線電阻，從而會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)源本身存在一定的誤差；同時(shí)鉑熱電阻雖然隨著溫度的變化而變化，但這種變化是非線性的，而且溫度測(cè)量電路也會(huì)帶來一些固有誤差，所有這些很難保證在全量程范圍內(nèi)溫度測(cè)量誤差的準(zhǔn)確性。
[0005]為了解決這種問題，現(xiàn)有大多數(shù)的方法是引入修正補(bǔ)償系數(shù)，通過此修正補(bǔ)償系數(shù)對(duì)溫度進(jìn)行校準(zhǔn)修正補(bǔ)償，從而減小計(jì)量誤差?，F(xiàn)在固定廠家生產(chǎn)的固定型號(hào)的PT1000鉑熱電阻的一致性較好:在測(cè)量溫度時(shí)，雖然各個(gè)鉑熱電阻的修正系數(shù)不同，但是固定廠家生產(chǎn)的固定型號(hào)的PT1000鉑熱電阻溫度傳感器的測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線的線形基本一 Sc ο
[0006]但由于在全量程溫度范圍內(nèi)，溫度修正補(bǔ)償系數(shù)是非線性分布的，如果要保證全量程溫度范圍內(nèi)的溫度誤差的準(zhǔn)確性，每一個(gè)PT1000鉑熱電阻均需要對(duì)全量程范圍內(nèi)的溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到一條較為準(zhǔn)確的修正補(bǔ)償曲線。但這種方法在生產(chǎn)時(shí)，由于要校準(zhǔn)修正的溫度點(diǎn)較多，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率非常低。因此大多數(shù)的廠家為了提供生產(chǎn)效率，在實(shí)際生產(chǎn)過程中減少了溫度點(diǎn)的校準(zhǔn)，導(dǎo)致溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線與實(shí)際的差別很大，不能很好的保證溫度計(jì)量誤差在全量程的溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供一種計(jì)量準(zhǔn)確又能夠提高鉑熱電阻溫度傳感器生產(chǎn)效率的鉑熱電阻傳感器誤差修正方法。
[0008]本發(fā)明的目的之二在于提供采用所述鉑熱電阻傳感器誤差修正方法進(jìn)行溫度測(cè)量的熱量表。
[0009]本發(fā)明提供的這種鉑熱電阻傳感器誤差修正方法，包括如下步驟:
S1.獲取待修正的每一類型號(hào)的鉑熱電阻溫度傳感器測(cè)量溫度時(shí)的溫度范圍要求和溫度精度要求，以及待修正型號(hào)中的鉑熱電阻的電阻值與溫度測(cè)量值之間的數(shù)值關(guān)系；
52.根據(jù)步驟SI獲取的溫度范圍和溫度精度，采用以下算式得到η個(gè)誤差修正點(diǎn):
TtaJ=Tmin，Tta—2=Tmin+Tu，Tta—3= Tmin+2*Tu，......，Tta—η-1= Tmin+(η~I )*Tu，
Tta—n= Tmax，且Tmin=Tta—I < Tta—2 <......<Tta_n=Tmax；
式中TtM、Tta_2、……、Tta—n為誤差修正點(diǎn)，Tmin為溫度范圍的最低溫度，Tmax為溫度范圍的最高溫度，Tu為溫度精度要求，n=l，2，3……；
53.將待修正的每一類型號(hào)的P個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器，在步驟S2所述的誤差修正點(diǎn)上進(jìn)行誤差修正，得到待修正的每一類型號(hào)的鉑熱電阻溫度傳感器的平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線；
54.在步驟S2的誤差修正點(diǎn)中，選取一個(gè)誤差修正點(diǎn)作為基本溫度點(diǎn)Ta原;在待修正的每一類型號(hào)的鉑熱電阻溫度傳感器任意選取一個(gè)，對(duì)該選取的鉑熱電阻溫度傳感器在基本溫度點(diǎn)上進(jìn)行誤差修正，得到該選取的鉑熱電阻溫度傳感器在基本溫度點(diǎn)上的修正補(bǔ)償系數(shù)值Kai;
55.針對(duì)步驟S4選取的鉑熱電阻溫度傳感器，采用下式進(jìn)行全量程溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量誤差修正:
T修IEi直-T測(cè)麗直 X ( Kta i X Κ???) / Ktaii
式中，τ修腫為步驟S4選取的鉑熱電阻溫度傳感器修正后的測(cè)量溫度，Tiefi為步驟S4選取的鉑熱電阻溫度傳感器修正前的測(cè)量溫度，Kty為任意溫度點(diǎn)在平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線上對(duì)應(yīng)的修正補(bǔ)償系數(shù)，Kai為步驟S4選取的鉑熱電阻溫度傳感器在基本溫度點(diǎn)上的修正補(bǔ)償系數(shù)值，KtuA基本溫度點(diǎn)在平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線上對(duì)應(yīng)的修正補(bǔ)償系數(shù)。
[0010]所述鉑熱電阻傳感器誤差修正方法，還包括如下步驟:
56.重復(fù)步驟S4~S5，完成所有待修正的鉑熱電阻溫度傳感器的誤差修正。
[0011]步驟SI所述的獲取鉑熱電阻的電阻值與溫度測(cè)量值之間的數(shù)值關(guān)系，具體包括如下步驟:
1)針對(duì)每一個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，利用鉑熱電阻在N秒內(nèi)連續(xù)測(cè)量M次，得到M個(gè)鉑熱電阻的測(cè)量電阻值；
2)將步驟I)得到的測(cè)量電阻值篩除最大值和最小值，將剩余的M-2個(gè)測(cè)量電阻值求取平均值Rji;
3)將R原與鉑熱電阻的分度表進(jìn)行對(duì)比，得到將R原轉(zhuǎn)換為未修正的測(cè)量溫度值Tiiafi的算式。
[0012]所述步驟3)具體包括如下步驟:
①將與鉑熱電阻的分度表進(jìn)行對(duì)比，直至得到分度表內(nèi)的電阻值Rn與Rn+1，滿足Rn〈R原
〈Rn+Ι ；
②根據(jù)分度表獲取電阻值1與1+1所對(duì)應(yīng)的原始溫度值In與Tn+1，得到分度表的溫度精度 num= Tn+1-Tn；
③采用下式計(jì)算得到未修正的測(cè)量溫度值Tiiat:
TiSf=Tn+(Rjf- Rn)/(Rn+1- Rn) Xnum
步驟3)所述的分度表，為根據(jù)鉑熱電阻產(chǎn)品自帶的三個(gè)溫度點(diǎn)的溫度值和溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻值，和以下公式計(jì)算得到:
Rt=Ro X (I+A X t+B X t2)
式中為，Rt為t°C時(shí)的鉑熱電阻阻值，Ro為0°C時(shí)的鉑熱電阻阻值，t為溫度值，A、B為常數(shù)；
步驟S3所述的得到平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線，具體包括如下步驟:
1)將待修正的每一類型號(hào)的P個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器，依據(jù)步驟SI獲得的測(cè)量精度，從最低溫度點(diǎn)Tmin開始測(cè)量，直至測(cè)量到Tmax;
2)針對(duì)每一個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，記錄此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溫度值和P個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器測(cè)量的未修正的溫度測(cè)量值版定.!-Tm P ;針對(duì)未修正的溫度測(cè)量值版定.!-Tm P求取平均值版定.?;
3)根據(jù)步驟2)獲取的了縦.，計(jì)算此時(shí)的平均修正補(bǔ)償系數(shù)；
4)重復(fù)步驟2)?步驟3)，完成所有測(cè)量點(diǎn)的溫度測(cè)量和平均修正補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算，得到平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線；
步驟S3所述的P個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器，為20個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器。
[0013]步驟S4所述的基本溫度點(diǎn)，為根據(jù)熱量表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的出廠檢測(cè)要求選取為50。。。
[0014]本發(fā)明還提供了一種熱量表，該熱量表應(yīng)用所述的鉑熱電阻傳感器誤差修正方法進(jìn)行溫度測(cè)量。
[0015]本發(fā)明提供的這種鉑熱電阻傳感器誤差修正方法，利用特定型號(hào)鉑熱電阻溫度傳感器的一致性較好的特點(diǎn)，定義并求取該型號(hào)鉑熱電阻傳感器的平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線，并選定一個(gè)基本溫度點(diǎn)，在針對(duì)每一個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器在該基本溫度點(diǎn)上再進(jìn)行一次溫度修正，即可根據(jù)在基本溫度點(diǎn)上的溫度修正系數(shù)和平均測(cè)量溫度-修正補(bǔ)償系數(shù)曲線得到該鉑熱電阻溫度傳感器的誤差修正曲線;本發(fā)明方法，僅需要針對(duì)某一特定型號(hào)的鉑熱電阻溫度傳感器進(jìn)行一次全量程范圍內(nèi)的溫度點(diǎn)修正，之后針對(duì)每一個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器均只需要在基本溫度點(diǎn)上進(jìn)行一次修正即可完成鉑熱電阻溫度傳感器的誤差修正工作，因此本發(fā)明方法不僅提高了鉑熱電阻的溫度測(cè)量精度，更是極大地提高了鉑熱電阻溫度傳感器的生產(chǎn)效率和標(biāo)定、修正效率。本發(fā)明方法提供的應(yīng)用所述鉑熱電阻傳感器誤差修正方法進(jìn)行溫度測(cè)量和修正的熱量表，計(jì)量準(zhǔn)確，應(yīng)用可靠。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的PT1000鉑熱電阻測(cè)量示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示為本發(fā)明的PT1000鉑熱電阻的測(cè)量示意圖:鉑熱電阻測(cè)量原理為采用溫度傳感器的PTlOOO鉑熱電阻作為測(cè)溫元件，先測(cè)量出鉑熱電阻的電阻值，然后再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度。PT1000鉑熱電阻的測(cè)量采用電容充放電法進(jìn)行，即:不同阻值的鉑熱電阻對(duì)同一電容放電到某一電壓值時(shí)所需時(shí)間不同的原理，來間接反映電阻阻值大小。
[0019]鉑熱電阻的測(cè)量是基于電容對(duì)PT1000鉑熱電阻和對(duì)溫度不敏感的IK電阻R的放電時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的。電容C的放電過程:當(dāng)給高精度計(jì)時(shí)芯片發(fā)送溫度測(cè)量命令時(shí)，計(jì)時(shí)芯片開始對(duì)電容C充電，充滿電后電容C會(huì)向PTlOOO鉑熱電阻Rl，R2和低溫漂精密IK電阻R放電，計(jì)時(shí)芯片會(huì)依次記錄下PTl，PT2，TP3，TP4端口電容C對(duì)電阻的放電時(shí)間到結(jié)果寄存器中。根據(jù)低溫漂電阻R的特性知同一電壓V對(duì)其的放電時(shí)間to是恒定不變的，而對(duì)于鉑熱電阻PT1000在同一電壓V不同的溫度T下電容C對(duì)其的放電時(shí)間t是不同的，根據(jù)此原理得出電容放電時(shí)間與電阻的比例關(guān)系:Rik/tpRmooo/t，從而可計(jì)算出溫度T下對(duì)應(yīng)的鉑熱電阻的阻值。
[0020]這種PT1000鉑熱電阻的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，在其全量程溫度范圍內(nèi)，當(dāng)溫度大于0°c時(shí)，其溫度與電阻值的關(guān)系如下:
Rt= RoX (1+AXt+BXt2 )
式中:Ro為0°C時(shí)的鉑電阻阻值，單位為歐姆;Rt為t°C時(shí)的鉑電阻阻值，單位為歐姆，A、B分別為常數(shù)。但是只利用上面的式子很難由PT1000鉑熱電阻的阻值直接求解出溫度值，因此現(xiàn)在主要方法是使用分度表法或線性插值法來進(jìn)行溫度的標(biāo)度變換:即將被測(cè)得的電阻值與分度表內(nèi)電阻值進(jìn)行比較，直到Rn〈R〈Rn+i時(shí)停止比較;此時(shí)，Rn所對(duì)應(yīng)的溫度值^為所測(cè)溫度的整數(shù)部分，而溫度的小數(shù)部分為:(R-Rn) / (Rn+1-Rn) X num，其中num為分度表的精度，從而得到測(cè)量到的溫度原始值，但為了保證溫度誤差的準(zhǔn)確性，最后測(cè)量到的溫度值需要乘上誤差修改系數(shù)，即Tni^=K* InM；。其中K為修正系數(shù)。
[0021 ]如圖2所示為本發(fā)明的方法流程圖:
51.獲取待修正的每一類型號(hào)的鉑熱電阻溫度傳感器測(cè)量溫度時(shí)的