[发明专利]一种采用NTC热敏电阻的温度测量装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器测量技术领域，具体是一种采用NTC热敏电阻的温度测量装置与方法。

背景技术

基于NTC热敏电阻的测温方案具有灵敏度高、热容量小、响应速度快、阻值大、体积小、价格低、稳定性强等优点，在众多领域得到普遍应用。由于该传感器具有非线性强、互换性差等不足，影响了测量精度的提高。

目前主要采用硬件补偿方法与软件补偿方法：硬件补偿方法可在较小的温度范围内能够得到较高的精度补偿效果，但是超出此范围的测温精度较差且设计电路复杂，而且硬件补偿还受到电源波动、磁场、噪声、温度等环境因素的影响，精度往往不高，在实际应用中可靠性较差。软件补偿方法主要有曲线拟合方法、神经网络、支持向量机等方法。传统的曲线拟合多项式的各系数由最小二乘法确定，求解方程时就会遇到矩阵病态情况，且会出现部分测量点相对误差太大的问题，限制了该方法的应用。神经网络与支持向量机具有优良的函数逼近能力，但在单片机中实现较困难，在实际应用时需有上位机的配合，这也限制了该类方法在便携式测量仪中的应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明公开了一种采用NTC热敏电阻的温度测量装置与方法，提高了温度测量性能。

本发明采用的技术方案：一种采用NTC热敏电阻的温度测量装置，包括电压源、NTC热敏电阻R_t、调节电阻R、参考电阻R_ref、数据选择器、A/D转换器，单片机以和显示器；所述的NTC热敏电阻R_t与调节电阻R并联后与参考电阻R_ref串联，再与电压源的两个端子相连接；电源输出端及参考电阻R_ref输出端与数据选择器的输入端连接；数据选择器输出端经A/D转换器与单片机连接；单片机输出端与显示器连接。

一种采用NTC热敏电阻的温度测量方法，包括以下步骤：

S1：单片机向数据选择器发出选通信号0，电源电压信号通过数据选择器，经A/D转换器转换后，测得电压源的电压值Us；

S2：单片机向数据选择器发出选通信号1，参考电阻R_ref电压信号通过数据选择器，经A/D转换器转换后，测得参考电阻R_ref的电压U_ref；

S3：以电压源电压与参考电阻R_ref电压的差Us-U_ref与参考电阻R_ref电压U_ref的比值(U_s-U_ref)/U_ref的归一化值为自变量，由单片机采用高阶多项式直接计算出被温度测量值，其测量结果由显示器输出。

本发明的有益效果：(1)测量装置结构简单、成本低廉、稳定性好、响应速度快、测量范围大；(2)测量方法对电压源的稳压性能要求低，计算量小，测量精度高，非常适合应用于便携测量仪中。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，一种采用NTC热敏电阻的温度测量装置，包括电压源、NTC热敏电阻R_t、调节电阻R、参考电阻R_ref、数据选择器、A/D转换器，单片机以和显示器；所述的NTC热敏电阻R_t与调节电阻R并联后与参考电阻R_ref串联，再与电压源的两个端子相连接；电源输出端及参考电阻R_ref输出端与数据选择器的输入端连接；数据选择器输出端经A/D转换器与单片机连接；单片机输出端与显示器连接。

实施例中，选用普通NTC热敏电阻，其电阻R_t为50K@25℃，电压源Us为5V，调节电阻R为9.76K，参考电阻R_ref为1.82K，A/D转换器位数为16位。

一种采用NTC热敏电阻的温度测量方法，包括以下步骤：

S1：单片机向数据选择器发出选通信号0，电源电压信号通过数据选择器，经A/D转换器转换后，测得电压源的电压值Us；

S2：单片机向数据选择器发出选通信号1，参考电阻R_ref电压信号通过数据选择器，经A/D转换器转换后，测得参考电阻R_ref的电压U_ref；