溫度是工業(yè)過(guò)程控制中的最重要和最常用的物理量，溫度的測(cè)量必須基于一定的精度，這樣才能保證進(jìn)一步的控制和監(jiān)測(cè)。數(shù)字溫度儀表以其高的精度、適應(yīng)多種輸入信號(hào)、良好的人機(jī)界面、靈活的控制算法等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)過(guò)程控制中獲得廣泛應(yīng)用。
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝的溫度儀，其工作環(huán)境惡劣、干擾源眾多。因此對(duì)如何保證數(shù)字溫度儀表工作的穩(wěn)定性和測(cè)量精度，提出了高要求。本文討論的是具有高性能價(jià)格比，并滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求的數(shù)字溫度儀的精度設(shè)計(jì)。引起穩(wěn)態(tài)誤差的原因和消除方法，即解決儀表的測(cè)量精度問題。
1、原理框圖
如圖1所示，通過(guò)預(yù)埋在電機(jī)、變壓器繞組中的溫度傳感器Pt100鉑熱電阻，將溫度電阻信號(hào)，通過(guò)傳感電纜輸入到測(cè)量系統(tǒng)中。溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由CPU、采樣、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、補(bǔ)償校正、按鍵掃描、存儲(chǔ)器、RS485通訊接口、狀態(tài)指示、顯示電路等組成。輸出控制部分由聲響、報(bào)警、跳閘、故障驅(qū)動(dòng)電路以及4-20mA遠(yuǎn)傳電路組成。
2、溫度儀的精度要求
和其他通用測(cè)量系統(tǒng)一樣，工業(yè)應(yīng)用上溫度的測(cè)量一般也是基于12位精度和特征的，即212=4096個(gè)不同的電平。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)該溫度儀表測(cè)量方面的技術(shù)要求如下：
測(cè)量范圍：0.0～200.0℃。
測(cè)量精度：0.5級(jí)，即±1℃。
分辨力：0.1℃。
精度是溫度測(cè)量控制產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)。只有在保證測(cè)量精度的前提下，才能談及控制指標(biāo)。因此在設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)和控制產(chǎn)品的時(shí)候首先要考慮的就是測(cè)量精度，即進(jìn)行誤差分析。
溫度儀表的誤差是必然存在的，但可以通過(guò)各種方法來(lái)減少，除了本文所講的，還有許許多多。如：對(duì)于鉑電阻溫度非線性，還有多種處理技術(shù)。除了軟件處理外，大多是基于硬件加法器和乘法器，將常數(shù)項(xiàng)和平方項(xiàng)分解。這些方法雖然不需要軟件配合，但調(diào)試較煩瑣。而軟件的處理方法簡(jiǎn)單易行，在理論上更是可以追求任何精度要求。本文所講的是常規(guī)數(shù)字儀表一些主要精度設(shè)計(jì)問題，希望通過(guò)本文的介紹能使大家對(duì)數(shù)字溫度儀表的誤差來(lái)源和對(duì)策有更深入的了解，也希望在此基礎(chǔ)上共同探討出更好的解決辦法。
