專利名稱：一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x和其中鉑熱電阻誤差修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫濕度測(cè)量?jī)x，特別涉及一種微機(jī)控制的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x和其中鉑熱電阻溫度傳感器誤差修正方法。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的溫濕度測(cè)量?jī)x大多數(shù)是基于單片微機(jī)的智能型儀表，一般沒(méi)有修正傳感器給測(cè)量帶來(lái)的誤差，采用上下位機(jī)的結(jié)構(gòu)，測(cè)量?jī)x表通過(guò)RS-232或加上485與上位機(jī)連接，主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)測(cè)控。計(jì)量部門、環(huán)境測(cè)試部門的測(cè)量人員攜帶基于單片微機(jī)的智能型溫濕度儀表外出作業(yè)，一般采取兩種方法，一種是手工記錄測(cè)量數(shù)據(jù)或利用儀表自帶的微型打印機(jī)打印測(cè)量數(shù)據(jù)；另一種是將測(cè)量數(shù)據(jù)暫時(shí)儲(chǔ)存在智能儀表里，如果儀表有儲(chǔ)存功能的話，回到辦公室后再把測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到外接計(jì)算機(jī)，如PC個(gè)人計(jì)算機(jī)，做進(jìn)一步的測(cè)量數(shù)據(jù)分析工作，如果測(cè)量數(shù)據(jù)較多，則智能儀表有限的儲(chǔ)存空間就無(wú)能為力了。另外，當(dāng)測(cè)量精度要求較高時(shí)，必須使用價(jià)格昂貴的高精度傳感器。普通廉價(jià)的傳感器，例如，B級(jí)PT100鉑熱電阻傳感器出廠時(shí)在0℃、200℃及-100℃的容許誤差分別為±0.12Ω、±0.48Ω及±0.32Ω，換算成溫度約±0.3℃、±1.3℃及±0.8℃?？梢?jiàn)，市面上基于單片微機(jī)的一般智能型儀表，盡管其顯示精度可能較高，但是由于沒(méi)有修正傳感器給測(cè)量帶來(lái)的誤差，使用者不得不購(gòu)買價(jià)格昂貴的高精度傳感器，如果測(cè)量?jī)x有24通道，購(gòu)買24只價(jià)格昂貴的傳感器，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)是一筆不小的開(kāi)支。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種直接與外接計(jì)算機(jī)連接，由外接計(jì)算機(jī)直接儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理如查詢、打印、刪除、備份等，并由外接計(jì)算機(jī)直接控制的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x。
本發(fā)明的另一目的是提出一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x中鉑熱電阻溫度傳感器的誤差修正方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方案是提供一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，包括通道選擇電路、恒流源電路、信號(hào)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和USB總線接口模塊，多個(gè)被測(cè)量元件，其中每一個(gè)被測(cè)量元件經(jīng)通道選擇電路和恒流源電路構(gòu)成回路，其中每一個(gè)被測(cè)量元件兩端的電壓經(jīng)通道選擇電路輸入到信號(hào)放大電路放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入到USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸入端，所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出選通道控制信號(hào)，并輸入到通道選擇電路的通道選通控制端，所述的USB總線接口模塊的USB接口接外接計(jì)算機(jī)的USB接口。通過(guò)外接計(jì)算機(jī)控制所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出不同的選通道控制信號(hào)，輪流選通每一個(gè)被測(cè)量元件所在的通道，從而，所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其兩端的電壓輪流輸入到信號(hào)放大電路放大。外接計(jì)算機(jī)可以選用PC個(gè)人計(jì)算機(jī)，特別可以使用手提電腦。
所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其中一個(gè)可以是阻值不隨溫度變化而改變的精密線繞電阻，其余為阻值隨溫度變化而改變的鉑熱電阻溫度傳感器。
所述的A/D轉(zhuǎn)換電路可以包括A/D轉(zhuǎn)換芯片和計(jì)數(shù)器，A/D轉(zhuǎn)換芯片的CLK時(shí)鐘信號(hào)與BUSY忙信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作后，作為計(jì)數(shù)脈沖輸入到計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端，以便對(duì)BUSY輸出信號(hào)高電平的寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值作為A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方案是提供一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x中鉑熱電阻溫度傳感器的誤差修正方法，該方法包括下列步驟檢測(cè)本通道預(yù)置的鉑熱電阻0℃電阻標(biāo)稱值R0’及100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’，若0℃電阻標(biāo)稱值R0’不等于標(biāo)準(zhǔn)值，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’等于標(biāo)準(zhǔn)值，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按照公式Rt＝Rt’(R0/R0’)其中R0為0℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，R0’為0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值；求出經(jīng)修正的鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)值Rt，再按照標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度；若0℃電阻標(biāo)稱值R0’不等于標(biāo)準(zhǔn)值，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’不等于標(biāo)準(zhǔn)值，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按本通道的鉑熱電阻專用分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度；若0℃電阻標(biāo)稱值R0’等于標(biāo)準(zhǔn)值，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’等于標(biāo)準(zhǔn)值，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按照標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度。
其中，所述的本通道的鉑熱電阻專用分度表按照下述步驟獲得首先，按照公式A’＝(W100’-1-B×1002)/100其中W100’為本通道的鉑熱電阻100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值，B為已知常數(shù)，獲取修正后的常數(shù)A’的值，然后
當(dāng)溫度在-100℃～0℃范圍內(nèi)，按公式Rt’＝R0’[1+A’t+Bt2+Ct3(t-100)]其中R0’為本通道的鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值，A’為所述的修正后的常數(shù)，B為已知常數(shù)，C為另一已知常數(shù)，當(dāng)溫度在0℃～250℃范圍內(nèi)，按公式Rt’＝R0’(1+A’t+Bt2)其中R0’為本通道的鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值，A’為所述的修正后的常數(shù)，B為已知常數(shù)，獲取本通道的鉑熱電阻專用分度表，測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，利用該專用分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度t。
由于本發(fā)明選用USB總線接口模塊直接與外接計(jì)算機(jī)連接，測(cè)量者可以在熟悉的Windows環(huán)境下操作儀器，操作界面友好，使用方便，測(cè)量數(shù)據(jù)以通用的Microsoft Access格式直接存放在計(jì)算機(jī)，便于做數(shù)據(jù)分析處理，具有數(shù)據(jù)管理如數(shù)據(jù)查詢、打印、刪除、備份等功能；外接計(jì)算機(jī)通過(guò)控制USB總線接口模塊輸出不同的選通道控制信號(hào)，輪流選通本發(fā)明的各個(gè)被測(cè)量通道，自動(dòng)巡檢，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若外接計(jì)算機(jī)選用手提電腦，則具備便攜式的特點(diǎn)，便于外出測(cè)量。
并且，通過(guò)外接計(jì)算機(jī)的軟件修正鉑熱電阻溫度傳感器的0℃電阻值，100℃與0℃電阻比值等途徑，提高溫度測(cè)量精度，以達(dá)到使用廉價(jià)的傳感器，仍能保證較高的溫濕度測(cè)量精度。


以下為附面說(shuō)明圖1為本發(fā)明的電路工作原理方框圖；圖2A、圖2B、圖2C為本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例采用的USB2004模塊40芯IDC40插座J2管腳號(hào)定義；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件功能模塊流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件測(cè)量參數(shù)設(shè)定模塊流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件干濕球系數(shù)及氣壓選擇模塊流程圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件對(duì)鉑熱電阻修正的本通道鉑熱電阻專用分度表產(chǎn)生模塊流程圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件溫濕度測(cè)量模塊流程圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)管理模塊流程圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)軟件溫濕度測(cè)量模塊流程圖中的鉑熱電阻的誤差修正方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)如圖1所示，為本發(fā)明的電路工作原理方框圖，本發(fā)明一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x包括通道選擇電路1、恒流源電路2、信號(hào)放大電路3、A/D轉(zhuǎn)換電路4和USB總線接口模塊5，多個(gè)被測(cè)量元件，其中每一個(gè)被測(cè)量元件經(jīng)通道選擇電路1和恒流源電路2構(gòu)成回路，其中每一個(gè)被測(cè)量元件兩端的電壓經(jīng)通道選擇電路1輸入到信號(hào)放大電路3放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入到USB總線接口模塊5的數(shù)據(jù)輸入端，所述的USB總線接口模塊5的數(shù)據(jù)輸出端輸出選通道控制信號(hào)，并輸入到通道選擇電路1的通道選通控制端，所述的USB總線接口模塊5的USB接口接外接計(jì)算機(jī)6的USB接口；外接計(jì)算機(jī)6控制USB總線接口模塊5的數(shù)據(jù)輸出端輸出不同的選通道控制信號(hào)，輪流選通每一個(gè)被測(cè)量元件所在的通道，從而，所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其兩端的電壓輪流輸入到信號(hào)放大電路3放大。
所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其中一個(gè)是阻值不隨溫度變化而改變的精密線繞電阻，其余為阻值隨溫度變化而改變的四線制鉑熱電阻溫度傳感器。
如圖2A、圖2B、圖2C所示為本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖；如圖2A所示，有32個(gè)通道，分成四組，每組8個(gè)通道，其中，31個(gè)被測(cè)量元件置于所在的通道，一個(gè)通道備用，31個(gè)被測(cè)量元件中，其中一個(gè)是阻值不隨溫度變化而改變的精密線繞電阻Rx，Rx電阻值為197.60Ω±0.05％，其余30個(gè)為阻值隨溫度變化而改變的四線制鉑熱電阻溫度傳感器R1至R30，選用PT100鉑熱電阻；使用精密線繞電阻Rx的作用是求取恒流源電路2的電流值，使用精密線繞電阻Rx的原因有三個(gè)首先，每臺(tái)溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x內(nèi)部的恒流源電路2提供的電流約1mA略有差別；其次，同一臺(tái)溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x內(nèi)部的恒流源電路2提供的電流也會(huì)隨時(shí)間緩慢輕微波動(dòng)；第三，精密線繞電阻本身的阻值在本儀器測(cè)量范圍內(nèi)可看作不變的，所以每輪巡檢的開(kāi)始，溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x在外接計(jì)算機(jī)6的控制下，首先自動(dòng)選通Rx通道，并測(cè)量Rx兩端的電壓，根據(jù)實(shí)際測(cè)量值，以及已知的精密線繞電阻Rx的電阻值，求取恒流源電路2的輸出電流，再自動(dòng)選通鉑熱電阻溫度傳感器通道，根據(jù)測(cè)得的鉑熱電阻溫度傳感器兩端電壓，以及求取的恒流源電路2的輸出電流，求取鉑熱電阻值，減少計(jì)算鉑熱電阻值的誤差。
如圖2A所示，31個(gè)被測(cè)量元件分成四組，第一組8個(gè)被測(cè)量元件，1個(gè)精密線繞電阻Rx和7個(gè)鉑熱電阻R1至R7，第二組8個(gè)被測(cè)量元件，8個(gè)鉑熱電阻R8至R15，第三組7個(gè)被測(cè)量元件，7個(gè)鉑熱電阻R16至R22，其中一個(gè)通道備用，第四組8個(gè)被測(cè)量元件，8個(gè)鉑熱電阻R23至R30；通道選擇電路1包括與四組被測(cè)量元件相對(duì)應(yīng)的四組通道電路和組選通電路，四組通道電路，其中第一組通道電路包括第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U1、第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U5和第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U9，第二組通道電路包括第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U2、第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U6和第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U10，第三組通道電路包括第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U3、第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U7和第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U11，第四組通道電路包括第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U4、第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U8和第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U12；如圖2A所示，標(biāo)號(hào)為DB25[13]、DB25[14]以及DB25[15]的三條信號(hào)線控制選通通道。
如圖2B所示，組選通電路，包括組第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U13、組第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U14和組第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U15；如圖2A、2B所示，四組通道電路和組選通電路的八通道模擬開(kāi)關(guān)均采用MC14051芯片。
組選通電路的作用是選通圖2A中的四組通道電路的某一組。如圖2B所示，標(biāo)號(hào)為DB25[1]、DB25[5]以及DB25[9]的三條信號(hào)線選通圖2A中的第一組通道電路；標(biāo)號(hào)為DB25[2]、DB25[6]以及DB25[10]的三條信號(hào)線選通圖2A中的第二組通道電路；余類推。
如圖2A所示，四組被測(cè)量元件，第一組中的每一個(gè)被測(cè)量元件的一端一路接第一組通道電路的第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U1的輸入端，另一路接第一組通道電路的第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U5的輸入端，第一組中的每一個(gè)被測(cè)量元件的另一端，一路接第一組通道電路的第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U9的輸入端，另一路接地；第二組，第三組，第四組，這三組被測(cè)量元件的連接方法和第一組相同。
如圖2A、2B所示，四組通道電路，其中每一組通道電路的第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U1、U2、U3、U4的輸出端X接組選通電路的組第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U13的輸入端，每一組通道電路的第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U5、U6、U7、U8的輸出端X接組選通電路的組第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U14的輸入端，每一組通道電路的第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U9、U10、U11、U12的輸出端X接組選通電路的組第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U15的輸入端，組選通電路，其中組第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U13的輸出端接恒流源電路2，組第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U14的輸出端接信號(hào)放大電路3的一個(gè)輸入端，組第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U15的輸出端接信號(hào)放大電路3的另一個(gè)輸入端，如圖2C所示，本發(fā)明實(shí)施例的USB總線接口模塊5采用北京阿爾泰科貿(mào)有限公司生產(chǎn)的USB2004模塊，USB總線接口模塊5的數(shù)據(jù)輸出端輸出的選通道控制信號(hào)分為通道選通信號(hào)和組選通信號(hào)，通道選通信號(hào)為四組通道電路的選通道控制信號(hào)，用于控制選通被測(cè)量元件所在的通道，組選通信號(hào)為組選通電路的選通道控制信號(hào)，用于選通四組通道電路的某一組，如圖2B、2A所示，USB2004模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出的通道選通信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[21]、IDC40[20]以及IDC40[19]的三條信號(hào)線，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后，標(biāo)號(hào)為DB25[13]、DB25[14]以及DB25[15]的三條信號(hào)線，輸入到四組通道電路中的每一組通道電路的第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U1、U2、U3、U4、第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U5、U6、U7、U8和第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U9、U10、U11、U12的通道選通控制端A、B、C，控制選通通道；USB2004模塊的另外數(shù)據(jù)輸出端輸出的組選通信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[25]、IDC40[24]以及IDC40[23]的三條信號(hào)線，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后，輸入到組選通電路的組第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U13、組第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U14和組第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)U15的通道選通控制端A、B、C，控制選通四組通道電路的某一組。
上述驅(qū)動(dòng)器采用光電耦合器TLP521-4芯片，這是由于通道選通信號(hào)及組選通信號(hào)必須同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)芯片，故采用兩片TLP521-4芯片提高信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力。
當(dāng)然，當(dāng)需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)不多，多個(gè)被測(cè)量元件不需要分組，如設(shè)被測(cè)量元件只有8個(gè)，多通道模擬開(kāi)關(guān)選用八通道模擬開(kāi)關(guān)，則通道選擇電路1可以只為一組通道電路，該通道電路包括三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)，8個(gè)被測(cè)量元件，其中每一個(gè)被測(cè)量元件的一端一路接第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，另一路接第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，每一個(gè)被測(cè)量元件的另一端，一路接第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，另一路接地，所述的第一個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接恒流源電路2，所述的第二個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接信號(hào)放大電路3的一個(gè)輸入端，所述的第三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接信號(hào)放大電路3的另一個(gè)輸入端，所述的USB總線接口模塊5的數(shù)據(jù)輸出端輸出的選通道控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后，輸入到所述的三個(gè)八通道模擬開(kāi)關(guān)的通道選通控制端，以選通8個(gè)被測(cè)量元件所在通道中的某一個(gè)通道。
如圖2B所示，本發(fā)明實(shí)施例的恒流源電路2由LM308運(yùn)算放大器U16及其周邊電路構(gòu)成，為1mA恒流源。恒流源電路2電流由電阻R35輸出，經(jīng)組選通電路和通道電路兩層MC14051八通道模擬開(kāi)關(guān)后流經(jīng)被測(cè)量元件。
來(lái)自被測(cè)量元件兩端的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)通道電路和組選通電路兩層MC14051模擬開(kāi)關(guān)后輸入到主要由AD524精密儀器放大器芯片U23構(gòu)成的信號(hào)放大電路3，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，設(shè)定為放大10倍，輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路4。
A/D轉(zhuǎn)換電路4包括A/D轉(zhuǎn)換芯片和計(jì)數(shù)器，A/D轉(zhuǎn)換芯片的CLK時(shí)鐘信號(hào)與BUSY忙信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作后，作為計(jì)數(shù)脈沖輸入到計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端，以便對(duì)BUSY輸出信號(hào)高電平的寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值作為A/D轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)。
如圖2B所示，A/D轉(zhuǎn)換芯片U18采用ICL7135芯片，計(jì)數(shù)器采用兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U21、U22，經(jīng)信號(hào)放大電路3放大的電壓信號(hào)輸入ICL7135A/D轉(zhuǎn)換芯片U18，A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的CLK時(shí)鐘信號(hào)端和BUSY忙信號(hào)端分別和CD4011與非門U24A中的一個(gè)與非門的輸入端連接，該與非門的輸出端接一個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U21的時(shí)鐘輸入端，該計(jì)數(shù)器U21的進(jìn)位輸出端接另一個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U22的時(shí)鐘輸入端，所述的兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U21、U22共同構(gòu)成16位計(jì)數(shù)器，該16位計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值作為數(shù)字信號(hào)輸入到USB2004模塊的數(shù)據(jù)輸入端，標(biāo)號(hào)為IDC40[1]至IDC40[8]以及IDC40[10]至IDC40[16]，所述的兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U21、U22的清零端共同接USB2004模塊的一位數(shù)據(jù)輸出端IDC40[29]，A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的BUSY忙信號(hào)端接USB2004模塊的一位數(shù)據(jù)輸入端IDC40[9]。
如圖2B所示，ICL7135 A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的第25管腳Run/Hold接高電平，將ICL7135A/D轉(zhuǎn)換芯片U18置為連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的250KHz時(shí)鐘信號(hào)，輸入到ICL7135A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的第22管腳CLK，ICL7135A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的轉(zhuǎn)換速度是6.25次/秒，ICL7135A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的Busy輸出信號(hào)，其高電平的寬度范圍是10001到30001個(gè)時(shí)鐘，對(duì)Busy輸出信號(hào)高電平的寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘是輸入到ICL7135A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的250KHz時(shí)鐘信號(hào)，則計(jì)數(shù)值減去10001的差，范圍從0到20000個(gè)單位，可代表A/D轉(zhuǎn)換的輸出值。
如圖2B所示，兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U21和U22構(gòu)成16位計(jì)數(shù)器，U21是16位計(jì)數(shù)器的低8位，U22是16位計(jì)數(shù)器的高8位，250KHz時(shí)鐘信號(hào)與Busy信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作后，作為計(jì)數(shù)脈沖輸入到U21的時(shí)鐘輸入端。因?yàn)橛?jì)數(shù)范圍在10001到30001之間，計(jì)算機(jī)只讀取16位計(jì)數(shù)器的低15位，不必讀取16位計(jì)數(shù)器的最高位。
與外接計(jì)算機(jī)6的連接采用通用的USB接口模塊USB2004模塊。外接計(jì)算機(jī)6通過(guò)USB2004模塊讀取A/D轉(zhuǎn)換的輸出值，并通過(guò)USB2004模塊發(fā)送選通道控制信號(hào)。如圖2B和2C所示，電路通過(guò)IDC40插座J2與USB2004模塊連接，USB2004模塊的USB接口J1和外接計(jì)算機(jī)6的USB接口連接。如圖2C所示，是USB2004模塊示意圖，如圖3所示為USB2004模塊的40芯IDC40插座J2管腳號(hào)定義，USB2004模塊具有16位輸入及16位輸出I/O信號(hào)，15位輸入信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[1]至IDC40[8]以及IDC40[10]至IDC40[16]，用于讀取16位計(jì)數(shù)器U21和U22的低15位，剩下1位輸入信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[9]，用于讀入A/D轉(zhuǎn)換芯片U18的Busy信號(hào)，判別A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；使用3位輸出信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[25]、IDC40[24]以及IDC40[23]，作為組選通信號(hào)，另外3位輸出信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[21]、IDC40[20]以及IDC40[19]，作為通道選通信號(hào)，1位輸出信號(hào)，標(biāo)號(hào)為IDC40[29]，作為16位計(jì)數(shù)器U21和U22的清零信號(hào)，外接計(jì)算機(jī)6采集到的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，是經(jīng)放大后的PT100鉑熱電阻溫度傳感器兩端電壓值，根據(jù)AD524精密儀器放大器芯片U23的信號(hào)放大倍數(shù)及恒流源電路2的電流值，可以求取PT100鉑熱電阻的熱電阻值，然后通過(guò)存放在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的PT100鉑熱電阻分度表及相對(duì)濕度查算表，計(jì)算機(jī)自動(dòng)換算出溫濕度值。
本發(fā)明實(shí)施例，采用Pt100四線制鉑熱電阻溫度傳感器，配合干濕球法測(cè)量溫濕度。它可以對(duì)1通道到30通道溫度或最大15通道溫度及15通道濕度進(jìn)行自動(dòng)巡檢。每個(gè)通道可以通過(guò)設(shè)定選擇為測(cè)量溫度、測(cè)量濕度或不使用本通道三種狀態(tài)之一。
測(cè)量范圍溫度-100℃-+250℃；濕度10％RH-100％RH，當(dāng)溫度為5℃-95℃時(shí)。
選用通用的USB總線接口模塊USB2004模塊直接與外接計(jì)算機(jī)6連接，儀器具有便攜式特點(diǎn)，可適用于外出測(cè)量。外接計(jì)算機(jī)6通過(guò)USB總線接口模塊5發(fā)送選通道控制信號(hào)、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。軟件采用Microsoft Visual Basic編程，運(yùn)行在Windows環(huán)境下，測(cè)量數(shù)據(jù)以通用的Microsoft Access格式直接存放在計(jì)算機(jī)。具有測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理，數(shù)據(jù)查詢、打印、刪除、備份等管理功能。
通過(guò)外接計(jì)算機(jī)軟件修正PT100鉑熱電阻的0℃電阻值R0’，100℃與0℃電阻比值W100’等途徑，提高溫度測(cè)量精度，由于采用干濕球法測(cè)量濕度，通過(guò)干濕球的溫差換算出濕度，所以，溫度測(cè)量精度的提高可以在一定程度上提高濕度測(cè)量的精度。以達(dá)到使用廉價(jià)的傳感器，B級(jí)PT100鉑熱電阻加干濕球法，仍能保證較高的測(cè)量精度。
本發(fā)明一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，主要具有下列三個(gè)優(yōu)點(diǎn)1.溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x直接與外接計(jì)算機(jī)連接，測(cè)量者可以在熟悉的Windows環(huán)境下操作儀器，操作界面友好，使用方便。測(cè)量數(shù)據(jù)以通用的Microsoft Access格式直接存放在外接計(jì)算機(jī)，便于做數(shù)據(jù)分析處理。具有數(shù)據(jù)查詢、打印、刪除、備份等功能。
2.用USB總線接口技術(shù)。具有便攜式的特點(diǎn)，可配合手提電腦使用，便于外出測(cè)量。
3.利用外接計(jì)算機(jī)軟件修正鉑熱電阻溫度傳感器誤差，提高測(cè)量精度，以達(dá)到使用普通廉價(jià)的傳感器，B級(jí)PT100鉑熱電阻加干濕球法，仍能保證較高的溫濕度測(cè)量精度。
本發(fā)明一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，當(dāng)溫度傳感器使用B級(jí)PT100鉑熱電阻加干濕球法，測(cè)量誤差如下溫度±0.1℃，0℃-100℃；±0.2℃，其它溫度時(shí)。
濕度±1％RH，40％RH-100％RH；±2％RH，其它濕度時(shí)。
現(xiàn)有一般溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，當(dāng)溫度傳感器使用B級(jí)PT100鉑熱電阻，測(cè)量誤差如下溫度大于±0.3℃，0℃-100℃。
濕度一般大于±3％RH。
本發(fā)明一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x與外接計(jì)算機(jī)的連接采用通用的USB接口模塊，符合計(jì)算機(jī)接口技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。未來(lái)的PC機(jī)可能通過(guò)USB總線與所有的外設(shè)連接，USB將取代當(dāng)前PC機(jī)上所有的串口和并口。另外，USB的即插即用功能及熱插拔功能會(huì)給測(cè)量者帶來(lái)極大的方便。外接計(jì)算機(jī)通過(guò)USB總線接口發(fā)送控制信號(hào)選通通道并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明實(shí)施例的軟件使用Microsoft Visual Basic編程，測(cè)量數(shù)據(jù)的存放管理選用Microsoft Access數(shù)據(jù)格式。軟件在Windows 9X/me，Windows 2000，Windows XP操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行，方便測(cè)量者操作使用，也便于測(cè)量者做進(jìn)一步的測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理工作。
本發(fā)明實(shí)施例的溫度傳感器選用B級(jí)PT100鉑熱電阻，PT100鉑熱電阻是一種常用的溫度傳感器，其測(cè)量溫度范圍在-200℃-850℃之間，B級(jí)PT100鉑熱電阻出廠時(shí)在0℃、200℃及-100℃的容許誤差分別為±0.12Ω、±0.48Ω及±0.32Ω，換算成溫度約±0.3℃、±1.3℃及±0.8℃?？梢?jiàn)，修正PT100鉑熱電阻的0℃電阻值R0’及電阻比值W100’，即100℃電阻值與0℃電阻值的比值，可在一定程度上提高測(cè)量精度。將PT100鉑熱電阻出廠時(shí)0℃電阻值R0’及電阻比值W100’的標(biāo)稱值，也即PT100鉑熱電阻出廠時(shí)0℃實(shí)際電阻值R0’及100℃實(shí)際電阻值與0℃實(shí)際電阻值的比值W100’，輸入計(jì)算機(jī)，儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)文件名RW。
下面是兩種實(shí)用的修正算法。
1.僅考慮0℃電阻值R0’偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量帶來(lái)誤差的修正算法這是一種比較簡(jiǎn)單的修正算法。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)PT100鉑熱電阻在0℃及溫度t時(shí)的電阻標(biāo)準(zhǔn)值分別為R0和Rt；實(shí)際使用的PT100鉑熱電阻在0℃及溫度t時(shí)的電阻值分別為R0’和Rt’，則R0’/R0＝Rt’/RtRt＝Rt’(R0/R0’) ……………… (1)其中R0為0℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，R0’為0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值；測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)到的溫度t時(shí)的鉑熱電阻值Rt’，先應(yīng)用式(1)求溫度t時(shí)的經(jīng)修正的鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)值Rt，再查找標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻分度表?yè)Q算出Rt值對(duì)應(yīng)的溫度。
2.同時(shí)考慮0℃電阻值R0’和電阻比值W100’偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量帶來(lái)誤差的修正算法鉑熱電阻的計(jì)算公式有兩個(gè)在-200℃～0℃范圍內(nèi)用Rt＝R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]… … … … … … …(2)在0℃～850℃范圍內(nèi)用Rt＝R0(1+At+Bt2) … … … … … … … … … …(3)其中A為常數(shù)，A＝3.90802×10-3/℃
B為常數(shù)，B＝-5.802×10-7/℃C為常數(shù)，C＝-4.2735×10-12/℃實(shí)際使用的PT100鉑熱電阻，由于純度等因素的影響，A、B、C三個(gè)值與標(biāo)準(zhǔn)值略有偏離。本發(fā)明溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x的測(cè)量范圍-100℃～250℃，可以忽略B、C兩個(gè)值偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量造成的影響，僅考慮A值偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量造成的影響。設(shè)實(shí)際使用的PT100鉑熱電阻在0℃、100℃的電阻值分別為R0’和R100’，根據(jù)式(3)得R100’＝R0’(1+A’×100+B×1002)即W100’＝(1+A’×100+B×1002)W100’是已知數(shù)，PT100出廠時(shí)已標(biāo)明這個(gè)值，為出廠標(biāo)稱值，由此得到A’＝(W100’-1-B×1002)/100 … … … … … … (4)其中W100’為鉑熱電阻100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值，B為已知常數(shù)，B＝-5.802×10-7/℃可見(jiàn)，由式(4)可獲取修正后的常數(shù)A’的值，這樣，對(duì)于實(shí)際使用的PT100鉑熱電阻，當(dāng)溫度在-100℃～0℃范圍內(nèi)，Rt’＝R0’[1+A’t+Bt2+Ct3(t-100)] … … … … … …(5)其中R0’為鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值，A’為按式(4)修正后的常數(shù)，B為已知常數(shù)，B＝-5.802×10-7/℃C為另一已知常數(shù)，C＝-4.2735×10-12/℃當(dāng)溫度在0℃～250℃范圍內(nèi)，Rt’＝R0’(1+A’t+Bt2) … … … … … … … … …(6)其中R0’為鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值，A’為按式(4)修正后的常數(shù)，B為已知常數(shù)，B＝-5.802×10-7/℃由式(5)、(6)可計(jì)算出該鉑熱電阻的專用分度表，測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，利用這個(gè)專用分度表來(lái)?yè)Q算溫度t，即可有效地修正傳感器偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量帶來(lái)的誤差。
采用干濕球法測(cè)量相對(duì)濕度，測(cè)量時(shí)將兩個(gè)PT100鉑熱電阻分別置于濕球、干球，通過(guò)干濕球的溫差換算出相對(duì)濕度。測(cè)量濕度時(shí)必須兩個(gè)通道配對(duì)使用，約定通道號(hào)為奇數(shù)的通道才能設(shè)定為測(cè)量濕度的通道，其前一個(gè)通道必須是測(cè)溫度通道。干濕球法的基本原理是通過(guò)干濕球的溫差來(lái)?yè)Q算出環(huán)境相對(duì)濕度，所以，溫度測(cè)量精度的提高也就意味著濕度測(cè)量精度的提高。測(cè)量濕度時(shí)，根據(jù)測(cè)量環(huán)境，適當(dāng)選擇干濕球系數(shù)及氣壓將有利于提高濕度測(cè)量的精確度。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 6999-86)干濕球系數(shù)值有四個(gè)，氣壓分為四個(gè)等級(jí)。儀器可選擇干濕球系數(shù)和氣壓值。
巡回檢測(cè)屬慢速測(cè)量，通道巡檢時(shí)間間隔為秒級(jí)，儀器每隔1到5秒鐘檢測(cè)一個(gè)通道，可選擇雙積分型高精度A/D轉(zhuǎn)換器，根據(jù)測(cè)量范圍及測(cè)量精度要求，選用價(jià)格經(jīng)濟(jì)而精度較高的雙積分型四位半A/D轉(zhuǎn)換器，型號(hào)為ICL7135。為了保證測(cè)量精度，恒流源必須具有較高穩(wěn)定性。另外，流經(jīng)傳感器的恒定電流應(yīng)小于等于1mA，確保傳感器因電流發(fā)熱控制在允許誤差范圍內(nèi)。
如圖4至圖10所示，為本發(fā)明實(shí)施例的外接計(jì)算機(jī)的軟件工作流程圖及鉑熱電阻的誤差修正方法的流程圖。如圖4所示為外接計(jì)算機(jī)軟件功能模塊流程圖，對(duì)外接計(jì)算機(jī)軟件的各個(gè)功能模塊，工作流程詳述如下用戶在開(kāi)始測(cè)量之前，可設(shè)定測(cè)量參數(shù)，如圖5所示測(cè)量參數(shù)設(shè)定模塊流程圖，保存測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間間隔可設(shè)定為0到60分鐘，0表示不保存測(cè)量數(shù)據(jù)，僅顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)量時(shí)，每完成一個(gè)通道測(cè)量后判別上一次保存測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間之差是否大于等于保存測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間間隔設(shè)定值，如果大于設(shè)定值，保存測(cè)量數(shù)據(jù)。通道巡檢時(shí)間間隔設(shè)定可設(shè)定為1到5秒，通道巡檢時(shí)間間隔是指采集一個(gè)通道數(shù)據(jù)后到采集下一個(gè)通道數(shù)據(jù)的等待時(shí)間。通道號(hào)為奇數(shù)的通道可設(shè)置為測(cè)量溫度、測(cè)量濕度或不使用三種狀態(tài)之一；通道號(hào)為偶數(shù)的通道可設(shè)置為測(cè)量溫度或不使用二種狀態(tài)之一；當(dāng)某個(gè)通道被設(shè)定測(cè)量濕度，系統(tǒng)自動(dòng)將其前面的通道設(shè)置為測(cè)量溫度。通道的狀態(tài)用通道狀態(tài)標(biāo)志表示。
如圖6所示干濕球系數(shù)及氣壓選擇模塊流程圖，用戶根據(jù)測(cè)量環(huán)境，適當(dāng)選擇干濕球系數(shù)及環(huán)境氣壓，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6999-86中，干濕球系數(shù)值有四個(gè)，環(huán)境氣壓分為四個(gè)等級(jí)。
如圖7所示對(duì)鉑熱電阻修正的本通道的鉑熱電阻專用分度表產(chǎn)生模塊流程圖，用戶選擇希望修正的通道，輸入PT100鉑熱電阻出廠的標(biāo)稱值R0’及W100’，用戶確認(rèn)后系統(tǒng)將R0’及W100’兩個(gè)值儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)表文件名RW，如果R0’≠100Ω，且W100’≠1.3851，則根據(jù)式(5)、式(6)計(jì)算產(chǎn)生該通道專用的鉑熱電阻分度表。
如圖8所示為溫濕度測(cè)量模塊流程圖；說(shuō)明測(cè)量過(guò)程如下測(cè)量開(kāi)始之前，系統(tǒng)彈出“輸入測(cè)量項(xiàng)目簡(jiǎn)要記錄”對(duì)話框，等待用戶輸入測(cè)量項(xiàng)目簡(jiǎn)要記錄，測(cè)量項(xiàng)目簡(jiǎn)要記錄包括測(cè)量日期、測(cè)量項(xiàng)目編號(hào)、測(cè)量項(xiàng)目名稱、測(cè)量員姓名等。用戶輸入簡(jiǎn)要記錄并確認(rèn)后，系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。選通Rx通道，讓恒流源電路2電流流經(jīng)Rx通道，Rx電阻值197.60Ω±0.05％，外接計(jì)算機(jī)6讀入Rx通道兩端電壓，然后根據(jù)歐姆定律計(jì)算恒流源電路2輸出電流值。通道號(hào)復(fù)位0，從第0號(hào)通道開(kāi)始掃描，跳過(guò)不使用的通道，如果30個(gè)通道全部被用戶設(shè)定為不使用狀態(tài)，將退出測(cè)量狀態(tài)，返回上一層界面，直到某個(gè)被用戶設(shè)定為測(cè)量的通道，根據(jù)通道號(hào)選通通道，讓恒流源電路2電流流經(jīng)該通道，外接計(jì)算機(jī)6讀入鉑熱電阻溫度傳感器兩端電壓，計(jì)算熱電阻值。判別是否超量程，傳感器連線開(kāi)路、短路？如果是，顯示出錯(cuò)信息，停止測(cè)量；如果否，根據(jù)輸入的PT100鉑熱電阻出廠標(biāo)稱值R0’及W100’選擇換算溫度方法，檢測(cè)本通道預(yù)置的PT100鉑熱電阻0℃電阻標(biāo)稱值R0’及100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’，若0℃電阻標(biāo)稱值R0’不等于標(biāo)準(zhǔn)值100Ω，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’等于標(biāo)準(zhǔn)值1.3851，即，如果R0’≠100Ω，W100’＝1.3851，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，用式(1)求出經(jīng)修正的鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)值Rt，再按照鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度；若0℃電阻標(biāo)稱值R0’不等于標(biāo)準(zhǔn)值100Ω，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’不等于標(biāo)準(zhǔn)值1.3851，即，如果R0’≠100Ω，W100’≠1.3851，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按本通道的鉑熱電阻專用分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度；其他情況下，即0℃電阻標(biāo)稱值R0’等于標(biāo)準(zhǔn)值100Ω，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’等于標(biāo)準(zhǔn)值1.3851，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按照鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度。
下一步是判別當(dāng)前通道是否測(cè)量濕度，如果是，先根據(jù)干濕球溫差，即前一個(gè)通道溫度與本通道溫度之差，換算濕度，再顯示測(cè)量值；如果否，直接顯示測(cè)量值。下一步是判別保存測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間是否已經(jīng)到，如果是，將測(cè)量數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；如果否，不保存測(cè)量數(shù)據(jù)。下一步是判別用戶是否發(fā)出停止測(cè)量指令，如果是，停止測(cè)量，退出測(cè)量狀態(tài)；如果否，通道號(hào)加1，重復(fù)上述步驟，直到最后一個(gè)通道，完成一輪巡檢。在開(kāi)始新一輪巡檢之前，選通Rx通道，求取恒流源電路2輸出電流值。如此反復(fù)，對(duì)各個(gè)測(cè)量通道進(jìn)行巡回檢測(cè)。
如圖9所示數(shù)據(jù)管理模塊流程圖；數(shù)據(jù)管理包括備份、刪除、查詢、打印等。數(shù)據(jù)備份是將存放測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件拷貝到用戶指定的地方。輸入查詢條件查找符合條件的記錄，支持模糊查詢?？梢詫?duì)查找到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印或刪除操作，打印或刪除操作都是按測(cè)量項(xiàng)目逐項(xiàng)進(jìn)行的。
圖10為外接計(jì)算機(jī)軟件測(cè)量模塊流程圖中的鉑熱電阻的誤差修正方法的流程圖，在查表?yè)Q算溫度之前，先讀出數(shù)據(jù)庫(kù)文件RW中預(yù)置的相應(yīng)通道PT100鉑熱電阻出廠標(biāo)稱值R0’及W100’，再根據(jù)下述三種情況選擇換算溫度方法1.如果只有R0’偏離標(biāo)準(zhǔn)值，先用式(1)求經(jīng)修正的標(biāo)準(zhǔn)值Rt，再查找標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻分度表?yè)Q算出Rt值對(duì)應(yīng)的溫度；2.如果R0’及W100’都偏離標(biāo)準(zhǔn)值，由式(5)、(6)可計(jì)算出本通道的鉑熱電阻專用分度表，利用這個(gè)專用分度表來(lái)?yè)Q算溫度；
3.如果兩個(gè)都是標(biāo)準(zhǔn)值，采用標(biāo)準(zhǔn)分度表?yè)Q算溫度。
第一種情況是只考慮R0’偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量帶來(lái)誤差的修正方法，第二種情況是同時(shí)考慮R0’及W100’都偏離標(biāo)準(zhǔn)值給測(cè)量帶來(lái)誤差的修正方法，第三種情況是不需要修正的特殊情況。
權(quán)利要求
1.一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，其特征在于包括通道選擇電路、恒流源電路、信號(hào)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和USB總線接口模塊，多個(gè)被測(cè)量元件，其中每一個(gè)被測(cè)量元件經(jīng)通道選擇電路和恒流源電路構(gòu)成回路，其中每一個(gè)被測(cè)量元件兩端的電壓經(jīng)通道選擇電路輸入到信號(hào)放大電路放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入到USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸入端，所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出選通道控制信號(hào)，并輸入到通道選擇電路的通道選通控制端，所述的USB總線接口模塊的USB接口接外接計(jì)算機(jī)的USB接口；外接計(jì)算機(jī)控制所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出不同的選通道控制信號(hào)，輪流選通每一個(gè)被測(cè)量元件所在的通道，從而，所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其兩端的電壓輪流輸入到信號(hào)放大電路放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其中一個(gè)是阻值不隨溫度變化而改變的精密線繞電阻，其余為阻值隨溫度變化而改變的鉑熱電阻溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的通道選擇電路包括三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)，所述的多個(gè)被測(cè)量元件，其中每一個(gè)被測(cè)量元件的一端一路接第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，另一路接第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，所述的每一個(gè)被測(cè)量元件的另一端，一路接第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，另一路接地，所述的第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接恒流源電路，所述的第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接信號(hào)放大電路的一個(gè)輸入端，所述的第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接信號(hào)放大電路的另一個(gè)輸入端，所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出的選通道控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后，輸入到所述的三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的通道選通控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的多個(gè)被測(cè)量元件分成若干組，所述的通道選擇電路包括與若干組被測(cè)量元件相對(duì)應(yīng)的若干組通道電路和組選通電路，所述的若干組通道電路，其中每一組通道電路包括第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)、第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)和第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)，所述的組選通電路，包括組第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)、組第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)和組第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)，所述的若干組被測(cè)量元件，其中每一組中的每一個(gè)被測(cè)量元件的一端一路接對(duì)應(yīng)組通道電路的第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，另一路接對(duì)應(yīng)組通道電路的第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，所述的每一組中的每一個(gè)被測(cè)量元件的另一端，一路接對(duì)應(yīng)組通道電路的第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，另一路接地，所述的若干組通道電路，其中每一組通道電路的第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接組選通電路的組第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，每一組通道電路的第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接組選通電路的組第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，每一組通道電路的第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接組選通電路的組第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸入端，所述的組選通電路，其中組第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接恒流源電路，組第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接信號(hào)放大電路的一個(gè)輸入端，組第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的輸出端接信號(hào)放大電路的另一個(gè)輸入端，所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出的選通道控制信號(hào)分為通道選通信號(hào)和組選通信號(hào)，所述的通道選通信號(hào)為若干組通道電路的選通道控制信號(hào)，用于控制選通被測(cè)量元件所在的通道，所述的組選通信號(hào)為組選通電路的選通道控制信號(hào)，用于選通若干組通道電路的某一組，所述的USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端輸出的通道選通信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后，輸入到所述的若干組通道電路中的每一組通道電路的第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)、第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)和第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的通道選通控制端，所述的USB總線接口模塊的另外數(shù)據(jù)輸出端輸出的組選通信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后，輸入到組選通電路的組第一個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)、組第二個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)和組第三個(gè)多通道模擬開(kāi)關(guān)的通道選通控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換電路包括A/D轉(zhuǎn)換芯片和計(jì)數(shù)器，A/D轉(zhuǎn)換芯片的CLK時(shí)鐘信號(hào)與BUSY忙信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作后，作為計(jì)數(shù)脈沖輸入到計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端，以便對(duì)BUSY輸出信號(hào)高電平的寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值作為A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ICL7135芯片，所述的計(jì)數(shù)器采用兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片的CLK時(shí)鐘信號(hào)端和BUSY忙信號(hào)端分別和CD4011與非門中的一個(gè)與非門的輸入端連接，該與非門的輸出端接一個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端，該計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端接另一個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端，所述的兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器共同構(gòu)成16位計(jì)數(shù)器，該16位計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值作為數(shù)字信號(hào)輸入到USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸入端，所述的兩個(gè)74LS590八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的清零端共同接USB總線接口模塊的一位數(shù)據(jù)輸出端。
7.一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x中鉑熱電阻的誤差修正方法，該方法包括下列步驟檢測(cè)本通道預(yù)置的鉑熱電阻0℃電阻標(biāo)稱值R0’及100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’，若0℃電阻標(biāo)稱值R0’不等于標(biāo)準(zhǔn)值，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’等于標(biāo)準(zhǔn)值，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按照公式Rt＝Rt’(R0/R0’)其中R0為0℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，R0’為0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值；求出經(jīng)修正的鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)值Rt，再按照標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度；若0℃電阻標(biāo)稱值R0’不等于標(biāo)準(zhǔn)值，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’不等于標(biāo)準(zhǔn)值，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按本通道的鉑熱電阻專用分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度；若0℃電阻標(biāo)稱值R0’等于標(biāo)準(zhǔn)值，100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值W100’等于標(biāo)準(zhǔn)值，則根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，按照標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的誤差修正方法，其中，所述的本通道的鉑熱電阻專用分度表按照下述步驟獲得首先，按照公式A’＝(W100’-1-B×1002)/100其中W100’為本通道的鉑熱電阻100℃電阻與0℃電阻的標(biāo)稱比值，B為已知常數(shù)，獲取修正后的常數(shù)A’的值，然后當(dāng)溫度在-100℃～0℃范圍內(nèi)，按公式Rt’＝R0’[1+A’t+Bt2+Ct3(t-100)]其中R0’為本通道的鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值，A’為所述的修正后的常數(shù)，B為已知常數(shù)，C為另一已知常數(shù)，當(dāng)溫度在0℃～250℃范圍內(nèi)，按公式Rt’＝R0’(1+A’t+Bt2)其中R0’為本通道的鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻標(biāo)稱值，A’為所述的修正后的常數(shù)，B為已知常數(shù)，獲取本通道的鉑熱電阻專用分度表，測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)到的鉑熱電阻值Rt’，利用該專用分度表?yè)Q算出對(duì)應(yīng)溫度t。
全文摘要
一種溫濕度巡檢測(cè)量?jī)x，包括通道選擇電路、恒流源電路、信號(hào)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和USB總線接口模塊，多個(gè)被測(cè)量元件，其中每一個(gè)經(jīng)通道選擇電路和恒流源電路構(gòu)成回路，其中每一個(gè)被測(cè)量元件兩端的電壓經(jīng)通道選擇電路輸入到信號(hào)放大電路放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入到USB總線接口模塊的數(shù)據(jù)輸入端，該接口模塊輸出選通道控制信號(hào)到通道選擇電路，USB總線接口模塊的USB接口接外接計(jì)算機(jī)的USB接口。本發(fā)明直接與外接計(jì)算機(jī)連接和控制，由外接計(jì)算機(jī)直接儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理等，本發(fā)明還提供鉑熱電阻誤差修正方法，以達(dá)到使用廉價(jià)的傳感器，仍能保證較高的溫濕度測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01K7/16GK1598509SQ20041002816
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者鄭善鋒, 鄭華杰, 黃其智, 莊嚴(yán) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州電子技術(shù)研究所