PDF《基于对数的 NTC 热敏电阻测温系统的设计》

Automation &

Instrumentation 2011(5) 创意与实践 基于对数的 NTC 热敏电阻测温系统的设计 梅小雨,许昌,魏艳红 (中国计量学院 机电工程学院,杭州 310018) 摘要:针对NTC热敏电阻阻值与温度(R-T)的非线性特性,为了提高测温精度,提出一种三 阶对数公式法对R-T特性进行分段曲线拟合.

该测温系统以三阶对数公式为基础进行了软 硬件设计,实现了对船用柴油机的机油温度、冷却水温度的高精度测量. 通过实验测试表 明,在0~120℃温度范围内,采用该测温系统的测温误差小于±0.3℃. 该测温系统已应用于 某公司的船用柴油机状态监控仪表,进行了装船测试,测温效果良好,通过了某船厂的验收 并已交付,运行正常. 关键词:NTC热敏电阻;

对数公式法;

分段曲线拟合;

测温系统 中图分类号:TP212.9 文献标志码:A Design of Temperature Measurement System for NTC Thermistor Based on Natural Logarithm MEI Xiao-yu,XU Chang,WEI Yan-hong (College of Mechanical and Electrical Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China) Abstract:Since the NTC thermistor'

s resistance and temperature(R-T) there is a serious non-linear characteristics, in order to improve the temperature measurement accuracy,design idea about the third-order natural logarithm formula method was put forward which was used for piecewise curve-fitting of R-T'

s characteristics.The temperature measure- ment system'

s hardware and software design is based on the third-order natural logarithm formula method,which real- izes high-precision measurements for oil temperature and cooling water temperature of the marine diesel. Experimental tests show that the temperature in the range of 0~120℃, the temperature measurement system using the measurement error is less than ±0.3℃. the temperature measurement system has been applied to condition monitoring instruments for marine diesel of some company,it has been tested on board,temperature measurement effect was excellent,it has been accepted and delivered by a certain shipyard, it is operating normally. Key words:NTC thermistor;

natural logarithm formula method;

piecewise curve -fitting;

temperature measurement system 收稿日期:2010-11-12;

修订日期:2010-12-09 作者简介:梅小雨(1986-),女,在读硕士研究生,研究方向为机械电子工程;

许昌(1956-),男,教授,研究方向为检测技术 与自动化装置. 文章编号:1001-9944(2011)05-0054-04 NTC 热敏电阻是一种电阻式传感器,具有电阻 温度系数大、型小体轻、热惯性小、稳定可靠、价格 便宜、结构简单等特点,使它广泛应用于家庭空调、 汽车空调、冷柜、冰箱等需要温度测量和控制的场 合[1] . 但NTC 热敏电阻是非线性元件,且本身具有 自热效应, 需要设计测温系统克服这

2 方面的缺 陷. 常用于解决 NTC 热敏电阻非线性的方法有经验 公式法、最小二乘拟合法、硬件电路补偿法和恒源 法结合软件查表法[2-3] 等,经验公式法计算较为复 杂,在较宽温度范围内精度不够高. 最小二乘法需 要在得到大量的实验数据下进行,工作量较大,占用 内存也较大. 硬件电路补偿法对电子元器件的要求 较高,随着电路复杂度的增加,同时也带来了电路附 加误差. 恒源法结合软件查表法需要占用较大存储 空间. 针对以上方法的不足,提出了一种三阶对数 公式分段曲线拟合法,由于用于船用柴油机,不仅要

54 自动化与仪表 2011(5) 创意与实践 测量温度,还有机油压力等需要测量,因此采用的 是压力温度合二为一的传感器,测量温度使用的是 NTC 热敏电阻,硬件部分对 NTC 热敏电阻共地和不 共地以及分档测试进行了探讨,软件部分对 NTC 热 敏电阻进行对数分段曲线拟合以及采用滑动滤波 的算法减小 A/D 采样引起的误差.