本发明涉及薄膜温度传感器技术领域，尤其涉及一种薄膜温度传感器的测量电路。
背景技术：
传统的非线性补偿方法只是针对特定的铂电阻，其非线性特点是固定的，非线性参数是已知的，因而电路中采用固定的参数进行调整。例如，中国专利cn201610495133.x公开了一种铂电阻测温的硬件非线性补偿方法，该专利文献的技术方案中，采用非线性补偿电路从测量电路的输出取出一部分正反馈给测量电路输入端，且反馈电流随温度升高逐渐加大，使得该电路具有很好的跟踪特性，在低温区和高温区都能得到很好的补偿作用，从而校正铂电阻测温存在的非线性误差；测量装置由偏置补偿电路、测量电路、非线性补偿电路、增益电路和基准电压电路构成。此外，中国专利cn201610064545.8公开了一种三线制pt100铂电阻测温电路，包括：pt100铂电阻传感器、恒流源、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述恒流源的输出端连接所述pt100铂电阻传感器的第一端，第一电阻、第二电阻和第三电阻串联，串联后一端连接所述恒流源，另一端连接pt100铂电阻传感器的第三端，并接地，所述运算放大器的正输入端连接在所述第二电阻和第三电阻之间，负输入端通过第四电阻连接所述pt100铂电阻传感器的第二端，运算放大器的负输入端和输出端之间连接所述第五电阻。上述专利文献所涉及的技术方案所涉及的温度测量电路中采用固定的参数进行调整，通用性较差，不能够满足不同传感器的互换性使用要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种薄膜温度传感器的测量电路，该薄膜温度传感器的测量电路可以在一定变化范围适应不同的非线性参数，实现模拟校正和变送，满足不同传感器的互换性使用要求。
该薄膜温度传感器的测量电路包括：第一运算放大器(u1)、第二运算放大器(u2)、电位器(r1)、薄膜电阻(rt)、第一电阻(r6)、第二电阻(r7)、第三电阻(r8)、第四电阻(r9)；
第一运算放大器(u1)的反相输入端和输出端均连接到薄膜电阻(rt)的第一端；薄膜电阻(rt)的第二端连接到一恒流源；第一电阻(r6)的第一端与第一运算放大器(u1)的输出端相连，第二端与第一运算放大器(u1)的同相输入端相连；第一电阻(r6)的第二端通过第二电阻(r7)接地；
第二运算放大器(u2)的输出端连接到电位器(r1)的第一端；电位器(r1)的第二端分别连接到所述恒流源和第二运算放大器(u2)的同相输入端；第三电阻(r8)的第一端与第二运算放大器(u2)的输出端相连，第二端与第二运算放大器(u2)的反相输入端相连；第三电阻(r8)的第二端通过第四电阻(r9)接地；电位器(r1)的第二端的电压值为输出信号。
进一步地，所述电位器(r1)为数字电位器。
进一步地，所述薄膜温度传感器的测量电路还包括有：电容(c1)；所述电容(c1)的第一端与第一运算放大器(u1)的反相输入端相连，第二端与第一运算放大器(u1)的输出端相连。
进一步地，第一电阻(r6)与第二电阻(r7)的阻值相等；第三电阻(r8)与第四电阻(r9)的阻值相等。
进一步地，第一运算放大器(u1)、第二运算放大器(u2)为高输入阻抗的运算放大器。
进一步地，第一电阻(r6)、第二电阻(r7)、第三电阻(r8)、第四电阻(r9)为高精度金属膜电阻。
进一步地，第一电阻(r6)、第二电阻(r7)、第三电阻(r8)、第四电阻(r9)的阻值均相等。
进一步地，薄膜电阻(rt)为铂电阻。
在发明的技术方案中，可通过调节电位器r1的阻值，使得薄膜温度传感器在预定的温度范围内，输出的最大非线性误差满足测量要求，且可适应于不同的非线性参数，满足不同传感器的互换性使用要求。此外，该薄膜温度传感器的测量电路可对导线的引线电阻进行自动补偿，从而完全消除或部分消除引线电阻对测量准确性的影响。
附图说明
图1是本发明实施例中薄膜温度传感器的测量电路的电路图。
图2是本发明实施例中一具体示例中的补偿前后的电压和温度关系输出曲线。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
需要说明的是，为了便于说明，在本申请实施例中各个电阻的标记还用于表示对应的阻值。
参考图1，该薄膜温度传感器的测量电路包括：第一运算放大器u1、第二运算放大器u2、电位器r1、薄膜电阻rt、第一电阻r6、第二电阻r7、第三电阻r8、第四电阻r9。其中，各个电路元器件的连接关系为：第一运算放大器u1的反相输入端和输出端均连接到薄膜电阻rt的第一端；薄膜电阻rt的第二端连接到一恒流源；第一电阻r6的第一端与第一运算放大器u1的输出端相连，第二端与第一运算放大器u1的同相输入端相连；第一电阻r6的第二端通过第二电阻r7接地；第二运算放大器u2的输出端连接到电位器r1的第一端；电位器r1的第二端分别连接到所述恒流源和第二运算放大器u2的同相输入端；第三电阻r8的第一端与第二运算放大器u2的输出端相连，第二端与第二运算放大器u2的反相输入端相连；第三电阻r8的第二端通过第四电阻r9接地；电位器r1的第二端的电压值为输出信号。
在本申请实施例中，该薄膜温度传感器的测量电路可对导线的引线电阻进行自动补偿，从而完全消除或部分消除引线电阻对测量准确性的影响。
在一些实施方式中，第一电阻r6与第二电阻r7的阻值相等；第三电阻r8与第四电阻r9的阻值相等，即r6＝r7，r8＝r9。
在一些实施方式中，第一电阻r6、第二电阻r7、第三电阻r8、第四电阻r9的阻值均相等，即r6＝r7＝r8＝r9。
如图1所示，薄膜电阻rt的第二端与恒流源之间具有引线电阻r3；第一运算放大器u1的输出端与薄膜电阻rt的第一端之间具有引线电阻r2；第一运算放大器u1的反相输入端与薄膜电阻rt的第一端之间具有引线电阻r4。为了便于说明，图1中示出了引线电阻r2、引线电阻r3、引线电阻r4。电位器r1的第二端的电压值为v0；薄膜电阻rt第一端的电压为v；第一运算放大器u1的输出端的电压为v1，反相输入端的电压为v2，同相输入端的电压为v3；第三电阻r8的第二端的电压为v4，第一端的电压为v5；电位器r1的第二端与恒流源之间连接导线上的电流为i1；第一运算放大器u1的反相输入端与薄膜电阻rt的第一端之间导线上的电流为i4；第一运算放大器u1的输出端与薄膜电阻rt的第一端之间导线上的电流为i2。其中，电位器r1的第二端的电压值v0用于计算测量温度。
需要说明的是，可通过调节电位器r1的阻值，使得薄膜温度传感器在预定的温度范围内，输出的最大非线性误差满足测量要求，且可适应于不同的非线性参数。
具体地，将引线电阻r2，r3，r4设置为大小相等，阻值均为r；恒流源ic作为薄膜电阻的外部激励电流，这样实际通过薄膜电阻rt的工作电流i为：i＝ic±i1＝i2 i4；其中，i4＝0。
对于第一运算放大器u1，有v1＝v-i2r2，v2＝v，
由上述计算式可知，至少可抵消部分引线电阻的影响，当引线电阻相等时，可完全消除影响。此外，在本实施例中，还可将引线电阻未抵消的部分视为薄膜电阻rt特性中的常数项，统一由电位器r1进行校正。
对于第二运算放大器u2，具有如下关系：v0＝v4＝v5±i1r1，
综合上述关系式，可获得：irt＝±i1r1，即
从此式可以看出，在外部激励恒流源ic固定不变的前提下，实际通过薄膜电阻的工作电流由薄膜电阻rt和电位器r1的阻值共同决定，它的取值可以根据薄膜电阻rt的温度特性曲线优化确定，从而在一定范围适应不同的非线性参数。随着温度的升高，通过合理配置电位器r1的值，使薄膜电阻rt的增加率减小或增大的效果与
在本申请实施例中，实现预期非线性补偿功能的关键在于r1阻值的选择，调节电位器r1的取值使
综上，可通过调节电位器r1的阻值，使得薄膜温度传感器在预定的温度范围内，输出的最大非线性误差满足测量要求。该测量电路可通过改变电位器r1的阻值，以适应于适应不同的非线性参数，实现模拟校正和变送，满足不同传感器的互换性使用要求。
在一些实施方式中，薄膜电阻rt为铂电阻。
在一些实施方式中，第一电阻r6、第二电阻r7、第三电阻r8、第四电阻r9为高精度金属膜电阻。
在一些实施方式中，所述电位器r1为数字电位器。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高的优点。
在一些实施方式中，所述薄膜温度传感器的测量电路还包括有：电容c1；所述电容c1的第一端与第一运算放大器u1的反相输入端相连，第二端与第一运算放大器u1的输出端相连。电容c1可用于抑制高频信号。
在一些实施方式中，第一运算放大器u1、第二运算放大器u2为高输入阻抗的运算放大器。
下面结合一个具体的示例来说明上述确定电位器r1的阻值的过程。取第一电阻r6、第二电阻r7、第三电阻r8、第四电阻r9的阻值均为10kω；外部激励恒流源取3ma；薄膜电阻ra的温度特性为：
ra(t)＝100×(1 3.8×10-3t 9.8×10-7t2)；
设定目标函数定为v0与温度t的最大非线性误差，优化r1的取值，使在给定的温度范围，输出的最大非线性误差满足测量要求即可。这里取目标函数，v0与t的最大非线性误差为10-5，按上述方法进行优化得到电位器r1阻值为2364.6ω，结合电阻系列标准，最后选取r1＝2.4kω，图2所示为补偿前后的输出曲线。这时输出电压v0和温度t的拟合直线为：v＝1.114*t 279.96，线性拟合标准差为84.757。
本发明主要是通过巧妙的电路结构，利用运算放大的高输入阻抗和虚断、虚短性质，实现对薄膜电阻实际工作电流的动态调整控制，从而达到校正薄膜电阻温度敏感特性非线性的目的，且电路结构简单可靠。
在本申请的技术方案中，针对薄膜温度传感器输出的非线性问题，结合其非线性有一定分散性的具体特点，提出了一种薄膜温度传感器的测量电路，即通过动态调整流过薄膜电阻的激励电流，来补偿由于薄膜电阻随温度变化而呈一定非线性的输出特性，且具有长导线电阻补偿功能。可以在一定变化范围适应不同的非线性参数，实现模拟校正和变送，满足不同传感器的互换性使用要求。电路结构简单，避免了复杂的电阻网络配置；提高薄膜温度传感器的测量精度。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
1.一种薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，所述薄膜温度传感器的测量电路包括：第一运算放大器(u1)、第二运算放大器(u2)、电位器(r1)、薄膜电阻(rt)、第一电阻(r6)、第二电阻(r7)、第三电阻(r8)、第四电阻(r9)；
第一运算放大器(u1)的反相输入端和输出端均连接到薄膜电阻(rt)的第一端；薄膜电阻(rt)的第二端连接到一恒流源；第一电阻(r6)的第一端与第一运算放大器(u1)的输出端相连，第二端与第一运算放大器(u1)的同相输入端相连；第一电阻(r6)的第二端通过第二电阻(r7)接地；
第二运算放大器(u2)的输出端连接到电位器(r1)的第一端；电位器(r1)的第二端分别连接到所述恒流源和第二运算放大器(u2)的同相输入端；第三电阻(r8)的第一端与第二运算放大器(u2)的输出端相连，第二端与第二运算放大器(u2)的反相输入端相连；第三电阻(r8)的第二端通过第四电阻(r9)接地；电位器(r1)的第二端的电压值为输出信号。
2.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，所述电位器(r1)为数字电位器。
3.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，所述薄膜温度传感器的测量电路还包括有：电容(c1)；所述电容(c1)的第一端与第一运算放大器(u1)的反相输入端相连，第二端与第一运算放大器(u1)的输出端相连。
4.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，第一电阻(r6)与第二电阻(r7)的阻值相等；第三电阻(r8)与第四电阻(r9)的阻值相等。
5.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，第一运算放大器(u1)、第二运算放大器(u2)为高输入阻抗的运算放大器。
6.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，第一电阻(r6)、第二电阻(r7)、第三电阻(r8)、第四电阻(r9)为高精度金属膜电阻。
7.根据权利要求4所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，第一电阻(r6)、第二电阻(r7)、第三电阻(r8)、第四电阻(r9)的阻值均相等。
8.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器的测量电路，其特征在于，薄膜电阻(rt)为铂电阻。
技术总结