设计一个无校准RTD温度测量系统，第三部分误差分析测试

在计算系统的理论性能后,有必要通过测量验证系统的实际性能。对于温度测量系统,最重要的性能指标是测量温度值与真实温度值之间的误差。因此,为了测量这一规格,需要一个精确的、大范围的温度源。偶然校准具有丰富的温度校准经验,其产品为各种温度测量场景提供了可靠的标准。

FLOKE的7109A便携式校准浴可以加热或冷却浴内的液体,控制温度输出范围为-25℃至+140℃,精度为-0.1℃。与0.414℃相比,不容忽视.因此,我们需要一个更精确的温度计和7109a一起形成一个更精确的源。由铂电阻温度计5615-12和便携式温度计1529组成的意外温度测量系统在校准后,在0°C时的精度可达到+0.012℃。在随后的实验中,弗拉克的温度测量系统作为标准,其读数被认为是被测量液体的真实温度值。

值得注意的是,恒温器中液体的温度场并非等温。根据7109A的技术规格,其典型的均匀性值为0.02℃,这意味着同一时间温度调节器中任何两点之间的最大温差为0.02℃。这可能导致重复实验中的错误,因为不可能将温度传感器置于与先前实验完全相同的位置。

试验方法

将本文选择的铂电阻温度计和RTD放入恒温器中,将恒温器设置为一定的固定温度值,等待温度稳定。同时记录了偶然温度测量系统和AD7124-8温度测量系统的数值。以系统的读数为真实值,以AD7124-8温度测量系统的读数为测量值。减去这两个值,得到AD7124-8温度测量系统的实际温度测量误差。

这里:

Tmeasured 是对AD7124-8温度测量系统的读数。

Ttrue 是对偶然温度测量系统的读数。

error [T] 在T°C温度测量系统的实际温度测量误差。

零度以下的设定温度值被选为-25℃、-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃,而高于零度的设定温度值被选为0℃、10℃、25℃、37℃、55℃、70℃、85℃、100℃、120℃和140℃。

当温度低于零度时,恒温器中使用的液体是工业酒精,纯度为99%,因为酒精的冰点相对较低。当温度高于零度时,恒温器中使用的液体是硅油,因为酒精是挥发性的,容易造成安全事故。

RTD探测器

暴露的RTD易受环境中各种物质的影响,防水防尘能力差。明显地,水会严重影响RTD的电阻值。因此,有必要为RTD设计一个防水包装。

本文制作了一个简单的不锈钢探针来保护RTD,如图5所示。制造方法是将RTD放入不锈钢套中,然后用硅胶凝胶填充套口。硅胶凝固后,可放入恒温器进行温度测量。该方法并非优良的防水溶液,仅在实验中使用。在实际应用中,RTD防水必须是设计师不能忽视的基本设计内容。

图5一个RTD探测器。

值得注意的是,在超过670℃的高温下,不锈钢探测器会释放出金属离子,污染高纯度铂,导致RTD电阻值发生变化。因此,对于高温测量应用,RTD应由石英玻璃或铂制成的探针保护。这些材料可以在高温下保持惰性,RTD可以保持不受污染。

试验结果

本试验全部采用14个rddsPtfd101b1a0编号的rtd1到rtd14,随机与3个AD7124-8设备组合,并按表4连接到每个Ad7124-8的Evb电路板的信号输入终端。然后将RTD探针置于不同温度下的恒温器中进行温度测量,并将温度测量值与实际值进行比较。

表4各通道数据统计

将多个温度值的误差组合起来,得到温度测量系统在-25℃到+140℃之间的误差曲线。图6和图7分别显示了14个温度测量通道温度高于零和低于零的误差曲线。

图6误差曲线(T&T;0℃)。

图7误差曲线(T<0℃)。

图中的水平轴代表温控器在°C中设定的温度,垂直轴代表的测量误差为°C。显然,无论温度低于或高于0℃,14个RTD温度测量通道对应着14条误差曲线,具有一致的变化模式。因此,从实际测试中获得的数据可以精确地获得误差函数。 错误[T]温度测量系统。如果该函数表达式能对同一过程产生的AD7124-8温度测量系统产生一定的误差补偿效应,那么直接在程序中使用该函数进行误差补偿可以在生产中节省校准过程,大大提高温度测量系统相对于未校准情况的性能。