地面气象观测用铂电阻温度传感器误差及补偿探讨
​邓云
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​邓云,. 地面气象观测用铂电阻温度传感器误差及补偿探讨[J]. 气候变化研究,2022.7. DOI:10.12721/ccn.2022.157063.
摘要:
气象数据是确保社会发展、农业生产以及日常生活的重要条件之一,为此想要不断提升气象数据的精准程度,需要根据气象用铂电阻温度传感器运转的原理和系统结构,通过理论模式进一步验证了系统运转所缠身个误差的主要形式,以此作为基础条件,进一步提出了最小二乘法针对气象数据误差进行技术补偿,同时根据长时间的系统实验,进一步验证了该技术方式所得到的具体补偿成果,从而全面讨论补偿技术方案的可行性。本文首先详细分析了工作原理、设备优势,并且以此作为数据收集的基础条件,进一步总结出气象用铂电阻温度传感器误差补偿。
关键词: 铂电阻温度传感器工作原理函数关系式误差数据
DOI:10.12721/ccn.2022.157063
基金资助:

自动气象站数字式温度传感器是利用金属铂丝的电阻随温度单值变化的特性来测温度的一种传感器,主要由铂电阻感温元件、绝缘护管、内部连接线及用于连接二次仪表的外部导线组成。随着现代化计算机系统和电子技术的不断发展和进步,全国范围内的自动化气象数据收集系统和数字化温度传感器得到了广泛的使用和技术操作,全面代替了传统玻璃液体温度表设备。

一、铂电阻温度传感器概论

(一)工作原理

铂电阻温度传感器在工作形式和原理上与热敏电阻结构十分相似,都利用铂电阻温度传感设备进行优化和完善,制作成的热量敏感电阻模式。因此当气象数据被收集和传输时,并且利用测量电压详细计算RTD温度数据,进而结合数据和信息电流所产生的电压信息,其中电压数据主要为两条引线上压降加RTD上的电压。比如:线路中常见的电阻数值为100Ω,并且每上升1度电阻则产生0.38Ω的的结构变化,为此一旦线路中单条引线上本身存在10Ω的电阻数据,则会造成至少26度以上的数据测量误差性,超出了电阻的标准范围。因此想要保证气象用铂电阻温度传感器误差在标准范围内,需要针对RTD系统作为4线路的欧姆数据测量,由于RTD系统是现阶段线路结构中最精准和安全的温度数据测量感应设备,为此该系统在实际运转时的线性稳定程度明显高于热偶和热敏电阻,但是RTD系统的运转效率和价格同样不占优势。

(二)设备优势

由于气象用铂电阻温度传感器在运转过程中,自身系统具有相对明显的优势和长处,加上铂物质的特点十分稳定,不会由于环境温度的变化导致自身产生物理与化学变化,所以使用铂物质所形成的的电阻自身温度感应设备,需要充分使用设备自身电阻数据和温度所构成的函数关系模式,进而制作成温度传输感应设备[1]。除此之外,标准环境下的电阻数据与温度之间的关系主要以分数表作为基础表现形式,为此需要使用电阻数据以及温度数据等多项函数关系式进行表现。然而实际进行数据测量过程中,所使用的温度与电阻之间的函数关系式更加有利于数据测量与公式计算,根据现阶段电阻实际情况进行综合分析,此种技术方式在数据计算方面上效率较高,并且所产生的数据和信息误差相对较小,可以更快的提升温度控制系统用的运转速度和精准程度,为此铂电阻传感器的稳定性相比其他线路来说更高。

二、气象用铂电阻温度传感器误差补偿

气象用铂电阻温度传感器在运行一段时间之后会产生相对稳定的数据误差范围,而此种数据误差在实施过程中是可以进行技术补偿,其中气象用铂电阻温度传感器运转实际情况进一步表明,该设备与被测试的温度数据具有较高关系,为此基于信息数据传感器在各个温度位置点的系统信息误差性,需要使用最小的二乘计算方式,最终得到整个数据测量区域的补偿曲线数值,并且使用该曲线结构补偿传感器是现阶段保证数据误差范围的最佳方式。其中最小二乘法在补偿过程中需要事先核心的两个关键步骤,第一,传感器各个温度位置点的系统误差性选择,第二,采取最小二乘法计算补偿曲线。

(一)数据误差获取

数据信息误差计算数据获取,需要利用传感设备进行相关测试,其中数据测试所使用的标准设备型号为数字温度设备,其精准程度0.03度左右,其中主要测试设备型号需要选择ZOLAB温度自动检测判定系统,而系统辅助设备和仪器的恒温凹槽温度需要控制在-50-80度左右,并且环境温度需要保证在均匀性。其中为了保证数据误差获取水平,其测试温度需要选择-40到+50度左右,为此测试技术方式需要按照温度检测和制定标准流程进一步实现与完成。而实验室在数据测试过程中尽可能降低数据误差源头,有利于系统完成对误差性的全面获取,进而确保测试端头可以具有足够的插入深度,而数据测量过程中,其搅拌设备始终确保持续搅拌,并且系统的基础散热条件相对较高,致使设备自热效果的影响较小,甚至可以进行忽略,除此之外,数据计算过程中系统稳定时效相对较长,其中的热量惰性同样不用考虑进数据测量的基础影响条件中,所以,其测试结果所得到了温度测量误差从本质上看,与标准电阻数据和电阻温度所引起的误差性,针对此种现状,则需要使用数据计算补偿曲线[2]

(二)误差补偿方案

气象用铂电阻温度传感器误差数据研究过程中,为了进一步讨论数据所产生误差大小对于补偿方案的基础影响,需要针对3组温度传输感应设备所产生的误差性进行详细分析,最终得出先关结论:在实验过程中,将所收集的信息和数据划分成小组模式,进而使用最小二乘法进行补偿效果对比。而经过一系列补偿技术操作之后。3个小组传输感应设备产生的误差变化数值具有明显的区别,并且由补偿结果可以进一步观察出,不同小组所使用传感设备得到嗯嗯补偿效果明显不同,为此不能作为标准补偿技术模式[3]

结束语:

由此可见,本次实验针对气象用温度传感器所产生的误差数据进行详细讨论和技术分析,并且根据气象用温度传感器按误差大小分组现状,最终使用最小二乘法补偿对比试验,从而有效引进适合现代化气象用温度传感器的补偿技术方式。

参考文献:

[1]龚熙, 曾涛, 王延东,等. 铂电阻温度传感器现场检定和实验室检定不确定度评定对比分析[J]. 气象科技, 2020, 048(001):76-80.

[2]许子颖, 董峰, 傅雨田. 基于压控电流源的铂电阻测温非线性校正设计[J]. 半导体光电, 2020, v.41;No.208(02):76-79+84.

[3]蒋冬雁, 陈平, 李伟雄. 铂电阻温度传感器检定结果的不确定度分析评定[J]. 企业科技与发展, 2019, 000(004):59-60.

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