PDF《A Fluke Company》

5 965 625) ,它是专门为本仪器而 设计的.只需快速而简单的推按操作,这一专利 DWF 连接器即可接入裸导线、扁形接线端子和香蕉插头. 1575/1590 可以通过各种接口与计算机进行通信. 仪器具有内置的 RS-

232、IEEE-488 和并行打印机接 口. 便利的3.5英寸磁盘驱动器可暂时或永久存储测量 数据、探头系数和仪器设置. 2.2 工作原理

1575 型超级电阻测温仪 和1590 型超级电阻测温 仪II需要一种独特的电路设计以取得必要的准确度, 同 时满足尺寸、 重量、 成本和速度等限制条件. 本章说明 这些仪器所使用的测量技术, 并讨论与其性能有关的问 题. 2.2.1测量技术 1575/1590 基本上是通过比较被施加相等电流的两 个电阻之间的电压来测量它们之间的电阻比.图1中的简单示意图显示了该测量电路的基本部分. 它们包括 电流源、 传感器、 参考电阻、 继电器开关、 放大器、 模- 数转换器 (ADC) 和中央处理器 (CPU) .参考电阻 和传感器串联连接, 电流同时流过. 电流在每个电阻上 个产生一个电压, 分别与其电阻值成正比. 电压使用放 大器和 ADC 进行测量. 因为一次只能测量其中一个电 压,必须使用继电器来进行切换. 对每个电阻上的电压测量两次:两次测量 中电流的方向相反.由于这两个电压测量值是恒定的, 因此将它们相减就可以消除偏移电压 (包括由热电动势 而产生的偏移电压) .总之,一次电阻比测量需要四个 电压样值: 1. 传感器,正向电流 (VX1 ) 2. 传感器,反向电流 (VX2 ) 3. 参考,正向电流 (VR1 ) 4. 参考,反向电流 (VR2 ) 将这些电压样值相减并相除而得到传感器电阻与参 考电阻的比值: 使用这种方法可以避免因激励电流不精密、 电压偏 移以及放大器和 ADC 的不准确而造成的误差, 所有这 些都会对电压样值造成影响. 测量每个电压样值需要 0.5s 时间.需要 0.15s 时 间来稳定电流和继电器并使电压稳定, 另外需要 0.35s 时间让 ADC 进行测量并将结果发送至 CPU.由于需 要4个电压样值,整个电阻比测量需要两秒时间. 根据测量定时的方式, 一个原始测量中可包含一个 以上的原始比样值. 也可以使用数字滤波来降低测量中 的噪声.随后,CPU 通过将测量到的电阻比乘以参考 电阻的已知电阻值来计算传感器的电阻. 使用内置的转 换算法可以从电阻计算出温度. 最后, 重新计算统计值 图1测量电路示意简图 传感器 参考 电流源 开关 放大器 转换器

3 以将最新测量值包括进去. 下面的图2指示出这种工作 顺序. 2.2.2.2 热电动势 PRT 等电阻传感器在不同金属导线之间有若干接 点.这些接点可以产生热电势, 可被看作热电偶.除非 以某种方式进行被抑制, 这种热电动势可以干扰传感器 电动势, 并使测量准确度降低. 有三种不同的技术可用 来消除热电动势. 一些电阻电桥使用交流激励电流, 并使用只检测交 流信号、 抑制直流电动势的测量电路. 这种技术对于消 除热电动势非常有效, 但可能会导致其他误差. 对于交 流电路,电抗、泄漏和涡流会变得更加显著. 在DMM中使用的另外一种技术是定期关闭传感器 的电流,并直接测量热电动势.这种技术的问题在于, 施加在传感器的激励电流变化而导致的自热误差. 1575/1590 使用第三种技术.进行两次独立测量, 在第二次测量时, 只需将激励电流的方向反过来. 热电 动势所引起的误差在这两次测量中是相反的. 将两次测 量结果进行平均就从可根本上将误差消除. 这种技术非 常有效, 它可消除来自热电动势的误差, 同时可避免与 交流有关的误差并解决了其他方法中的自热问题. 实际 上,这种方法足以使得 1575/1590 取得 0.00025° C 或 更佳的不确定度, 并有效消除热电动势引起的可观测误 差. 2.2.2.3 电抗 使用交流激励电流可在电阻温度测量中造成误差, 其原因是传感器经常会表现出显著的感抗和容抗. 1575/1590 使用直流电路,因此不易受电抗因素的影 响. 直流电路允许在开始测量一个样值之前有足够的时 间使电流和电压进行稳定. 如有必要, 甚至可以进一步 增加延迟时间以确保准确度. 1575/1590 非常适合于使 用任何类型和质量的电阻传感器. 2.2.2.4 泄漏 电阻传感器易受围绕在导线和敏感元件周围的绝缘 材料的电泄漏影响. 泄漏通常在低温时较为明显, 因为 此时绝缘层可从空气中吸收湿气;