铂电阻测温电路线性化设计方法.doc

铂电阻测温电路的线性化设计方法.
铂电阻测温电路的线性化设计方法.
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铂电阻测温电路的线性化设计方法.
铂电阻测温电路的线性化设计方法
纲要：介绍一种鉴于A/D变换原理的铂电阻测温的非线性校正方法，剖积分A/D变换实现的。双斜率
积分变换表达为：
(1)
式中：Uin—A/D变换时模拟输入电压，T1—A/D变换过程中正向积分时间，T2—A/D变换过程中反向积分时间，Uref—
A/D变换时参照输入电压。当Uref为定值时，Uin与T2拥有线性关系，因
此这种情况下能够认为A/D输出结果为：T2=T1Uin/(t)
为时间t的函数：Uref(t)=M+Nt(2)其中：M，N为待定常系数。A/D变换后
的输出结果若能完全补偿铂电阻温度非线性，则有：Uin=aq+Bq2
故将式（2）和式（3）代入式（1），假定：AT1=M，BT1=N/2,则
有：T2与q在数值上大小相等，即T2=q，可见实现了铂电阻的温度与数字量线性变换。能够看出，在A/D变换过程中，模拟电压输入与数字量输出之间不是
线性关系，其函数关系恰好与Rq—q关系相反，当其特性实现了相互完全补偿时，就能获得线性q/T2变换。显然，利用双积分A/D变换实现非线性校正的重点是应能知足式（3）所表征的函数关系。本方案采用RC回路极其简单地达到了该目的。
高精度A/D变换器ICL7135铂电阻测温电路线性化设计的实现采用了4位半双积分型A/D变换器ICL7135。ICL7135每一个变换周期分为三个阶段：自动调零阶段、被测电压积分阶段、对基准电压Uref进行反积分阶段。下面联合铂电阻温度测量剖析ICL7135的工作过程：
(1)正向积分阶段ICL7135与89C52接口电路原理图如图2所示。在
此阶段，ICL7135对Uin进行准时积分，固准时间T1=10000T0（T0为时钟周
期）。积分器的输出电压为：式中，UW为t=0时电容C两头电压值。
将上式在t=T1处按马克劳林公式展开,若选用适合参数，使,则
上式可简化为：(6)(2)反向积分阶段：在此阶段，基准电容C两头电压
又被内部积分电路进行反向积分，在整个T2阶段UC(t)可认为是线性的，T2结
束时积分器输出又回到零位，此时有：(7)由式（4）、式（6）、式
7）整理可得：将式（3）代入上式，得：令等式两边常量对应相等，则有：q=T2。在T2时间内,对A/D变换器进行时钟计数，并以数字量形式输
出，进而定量地将被测温度值反应出来，实现电路的数字化测量。三、ICL7135与单片机89C52接口的新方法过去使用7135是利用它拥有多重动向
扫描的BCD码输出来读取A/D变换结果，这样既费时、又占用较多口线。在测
控仪表中，尽量少占用微办理器I/O口线，以最少原器件、达成尽可能多的任
务是十分重要的。这里介绍的ICL7135与单片机接口的简略方法，是利用7135
的“BUSY”端，只要占用单片机89C51的一个I/O口和内部的一个准时器，就
能够在十几微秒的中止服务程序中把ICL7135的A/D变换值送入单片机内。实践证明，该方