8.4.4 温度测量实例
NI USB-9211(热电偶)
通过范例查找可以找到许多应用范例,略加修改后就可以应用在自己的设计中,对于临时性和简单测量任务也可以使用DAQ助手。下面是一个使用NI USB-9211的简单应用例子。
热电偶测量温度还有许多要注意的地方,比如:补偿导线的使用、冷端补偿的问题、绝缘的问题等等,这里就不展开谈了。
NI 9217(铂电阻)
这个产品自带了信号调理部分(激励电流源、工频内置去噪)所以很容易实现四通道3线或4线RTD温度测量,特别适合现场使用。我们在便携式温度测量装置中(cDAQ)使用了四块该模块,构成15通道温度测量装置,并用其闲置的一个测量通道来考核该模块的长期稳定性。
这里所说的长期稳定性是指:在环境温度为20度+、-5度的条件下,考察半年或一年的测量数据的相对变化情况(模拟一个温度测量)。
1、选择一个精密电阻
精密电阻选用北京718厂生产的RII-8型1/4W金属膜电阻。电阻的标称值为:150欧;温度系数为:5ppm/度。这样就可以忽略了环境温度变化对模拟温度测量的影响。
2、将这个电阻按4线制的方式接入NI 9217的测量通道,来模拟温度测量。
3、长期测量记录模拟温度的测量值,分析最后的结果。
测量条件:
采样速率:10次/每秒
没有采用去噪功能
用精密电阻模拟4线温度测量,基本上是每隔一、两天记录测量结果一次(节假日除外),测量进行了20个星期,测量结果如下图所示。
结论:
1、NI 9217在环境温度为:20+、-5度时的长期稳定性很好
测试期间经历了夏季和冬季供暖期室温的变化。从测量数据来看,板卡测量通道包括信号调理部分对环境的适应能力都是很理想的,0.01度/20星期的变化量。
2、有望提高温度的测量精度
NI 9217技术手册给出的温度测量准确度是:0.15-0.20度(环境温度:25+、-5度),若对铂电阻进行温度误差修正,可以将温度测量精度提高到:0.1度。在小温差测量方面更具价值。
3、不足
由于测量条件的限制,不能考核环境温度变化更大时的影响。
试验仅真对的是某个模块的某一通道。
由于电阻温度系数的影响,测量结果包含了这个影响在内。但是0.03度/20个星期这个结论还是可信的。
简单的标定
在实验室条件下,可以进行简单的温度测量标定,标定通常选两个特殊温度点,0度和100度。0度的标定是将玻璃容器中放入冰,当冰融化到既有冰又有水的混合物时,可以将温度传感器放入冰水混合物中,待稳定后测量的就是0度温度值。对于100度,只要将水烧开到沸腾,基本上就可以认定是100度,将温度传感器放入开水中,稳定后测量的就是100度温度值。
这两个方法虽然不够科学(相对于精密测量而言),但在实验室条件下,也不失为简易、方便的方法。