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采用 NI Compact DAQ与NI9215C系列模块测量热敏电阻

发布时间:2019/2/21    访问人数:21次

采用 NI Compact DAQ与NI9215C系列模块测量热敏电阻

由于热敏电阻是阻抗性器件,必须对其施加一个激励源,然后读取终端的电压,该激励源必须保持恒定和具有相当的精度。可以将热敏电阻以差分方式接入模拟输入通道以进行温度测量,换言之,必须跨越热敏电阻连接模拟输入通道的十Ve和一Ve端子。热敏电阻可采用2-线、3-线或4-线配置,其连接分别如图1-12所示。

 

当存在多于两条的连线时,这些额外的连线仅用于与激励源的连接。在3-线或4线连接方法中,连线被纳入到跨越测量设备的高阻抗通路中,从而有效地降低了由连线阻抗(R1)带来的误差。

将热敏电阻连接至测量设备的最简便方法便是采用2线连接,如图1-13所示。在此方法中,给热敏电阻施加激励源的两根连线也可用于测量热敏电阻的电压。由于热敏电阻的标称阻抗非常高,故连线的阻抗不会影响其测量值的精度;因此,2线测量精度对于热敏电阻已足够,从而使得2-线热敏电阻最为常用。

 

许多仪器提供了类似的与热敏电阻连接的可选方案,以NICompact DAQ与NI9215C系列模块构成的测试系统为例,带有不同外部激励的NI9215与热敏电阻连接框图如图1-14所示,在图1-14中,差分连接的两条连线分别与热敏电阻的任一端和信号通道的正极端子或负极端子(这里是针脚0和针脚1)相连。当利用此类型的传感器进行数据采集时,可以指定激励电流(Iex)或激励电压(Uex),这取决于所使用的激励源的类型。

该电阻两端的电压差值读数可以视为温度值,电阻两端的电压与温度并不呈完美的线性关系。为了将热敏电阻的阻抗映射至温度, NI-DAQMX驱动程序采用了 Steinhart-Hart热敏电阻阶近似公式

 

式中:T表示凯尔文温度;R表示测量所得的阻抗值;A、B和C是由热敏电阻制造商提供的常数系数。

可以使用外部信号源,如C系列电压输出模块或电流输出模块施加激励,由于热敏电阻的标称阻抗非常高,需要一个可以精确输出低电流的信号源。可以使用NI9265C系列模拟输出模块作为热敏电阻的电流激励源,将其布置在与采集热敏电阻读数的C系列模块相同的 NICDAQ9172底板上。N19265具有16位精度的0~20mA的输出范围。该款独特的输出模块具有与面向温度读数的输入模块相同数目的通道。NI9265模拟输出模块端子如图1-15所示。

 

如果无法排出额外的热量,由激励电流引发的热量会导致传感元的温度升高而超过外围温,从而在外围温度的读数中引入误差,可以通过降低激励电流使自热的影响最小化。

热敏电阻所产生的信号通常在毫伏量级,这使得它们很容易受到噪声的干扰。在热敏电阻数据采集系统中,通常采用低通滤波器以有效滤除热敏电阻测量中的高频噪声。例如,低通滤波器对于去除在大多数实验室和工厂环境中极为常见的60Hz电力线噪声非常有用。完成系统配置后可以利用 LABVIEW图形化编程环境采集并査看数据,如图1-16所示。

 

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