如何进一步提高局部测温精度和灵敏度的方法

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  在我们之前《NTC测温电路灵敏度问题简析》一文中,已经提到,在分压式测温电路中,如何提高针对某个局部温度测量灵敏度的方法,就是尽量让分压电阻和NTC的阻值在所测温度点附近相等,因为此时电路的灵敏度相对最高。具体请参考站内相关文章和页面介绍。

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在各种场合中,如果还有对局部测温灵敏度要求更高的应用,是否还有其它进一步提高灵敏度的方法?答案是确定的。本文将针对该方法简单说明思路。

§       如何提高局部测温灵敏度

  在单个分压电路中,输出的信号都是基于一个相对大的共模电压(式-1而灵敏度的表达式中,在满足条件的情况下,单纯地依靠分压电路本身是无法再提高灵敏度了。

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在这里我们暂时不讨论如何使用三线制或者四线制等其它方式,因为对于局部很窄范围内的温度检测提高灵敏度,这些电路本身也无法解决。既然分压电路中几乎是叠加在1/2激励共模电压上的输出,如果此时外部简单增加放大电路的方法显然无法达到目的,因为会将更大的与灵敏度无关的共模信号一并放大,而结果就是:有效信号还未达目标,整个信号已经溢出。

到此时大家应该明白要怎么处理了。是的,采用差分输出然后放大的方式。

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此时,对于有效信号:

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如果对于式-3对温度T求导计算灵敏度,可以知道该灵敏度与式-1是一样的。即该电路没有改变分压电路的灵敏度,但是,有效地去除了共模电压。

原先只能在1倍增益处理的信号,现在可以妥妥地放大1~2个数量级以上后从容处理,如式-4

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§       注意事项

o       为了尽可能避免周边器件的影响,电桥中的电阻应尽量使用低温票的电阻。

o       很多情况下,温度并非是一个快速变化的变量,甚至可以考虑采用比率方式的ADC方式进行,降低对激励源的精度要求。但是仍然要留意NTC的响应时间特性参数。

o       如果要保证信号测量的可维护性,那么推荐使用互换性好、长期稳定性好,精度高的NTC温度传感器。同时考虑电桥中其它电阻采用精度等级相仿的产品。

o 留意电阻的热噪声。留意激励电流的大小。

o       安费诺传感器的高精度/高稳定/可互换性NTC产品,互换精度可达0.001

 

2020年8月7日 11:25