基于激励信号的温度测量装置及其测量方法与流程

本申请涉及硬件电路设计，具体涉及一种基于激励信号的温度测量装置及其测量方法。

背景技术：

1、目前市场上常见的测温电路大多采用3线、4线制，并且需要高精度的恒流电源，需要设计复杂的恒流源电路，通过严格的电路等长，高精度器件、等比例阻容参考值等措施，保证在测温传感器上输出信号的严格匹配。

2、相关技术中，中国地震局地震预测研究所于2020年申请，公开号为cn213906628的专利《负反馈闭环交流电桥测量电路》公开了一种温度测量装置和温度计算方法，该测量方法利用电桥和负反馈电路的优点，抑制了信号通道内的量化噪声，一定程度上提高了温度测量精度，但对信号源的精度要求较高，电路有电桥电路、检波电路、积分电路等相关电路，板卡占用空间大、设计复杂、成本高。

3、上海微电子装配有限公司于2010年申请，公开号为cn102539001的专利《温度测量装置及其温度测量方法》公开了一种温度测量装置和温度测量方法，针对于不同的温度传感器自动选择合适的激励恒流源与精密参考电阻，在一定程度上减小了测量误差，但高精度恒流源所占用的空间较大，需要高精度电阻，造成成本高、设计复杂。

技术实现思路

1、为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于激励信号的温度测量装置及其测量方法。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于激励信号的温度测量装置，包括：控制器、参考激励模块、测温电路、调理电路和信号采样电路；所述测温电路包括串联连接的温度传感器和分压电阻；

3、所述控制器用于控制所述参考激励模块输出激励信号，激励信号加在所述测温电路的两端，所述激励信号的频率与环境噪声频率的差值大于间隔阈值，所述激励信号的幅值小于所述调理电路饱和电压；所述调理电路用于采集所述温度传感器两端的分压电压，并将分压电压调理后输出到所述信号采样电路；

4、所述控制器从所述信号采样电路获取分压电压和激励信号，并根据分压电压、激励信号电压和所述分压电阻的阻值解算所述温度传感器检测的温度值。

5、进一步地，所述分压电阻包括电阻r1和电阻r2，电阻r1和电阻r2均为固定电阻；电阻r1、电阻r2和所述温度传感器串联。

6、进一步地，所述温度传感器为二线制的电阻温度传感器或者热敏电阻温度传感器。

7、进一步地，所述电阻r1、所述电阻r2和所述温度传感器的精度要求不低于1％。

8、进一步地，所述参考激励模块能够提供多种激励信号，包括正弦信号、方波信号。

9、进一步地，所述参考激励模块输出的激励信号能够同时加在多个所述测温电路上。

10、进一步地，所述参考激励模块采用da芯片。

11、根据本申请实施例的第二方面，提供一种温度测量方法，该方法应用于如上任意一种实施例所述的温度测量装置，该方法包括：

12、所述控制器控制所述参考激励模块输出激励信号；所述激励信号的频率与环境噪声频率的差值大于间隔阈值，所述激励信号的幅值小于所述调理电路饱和电压；

13、所述控制器从所述信号采样电路获取分压电压和激励信号；

14、根据分压电压、激励信号电压和所述分压电阻的阻值，解算所述温度传感器的当前阻值；

15、确定所述温度传感器的温度-电阻对应关系；

16、根据当前阻值在温度-电阻对应关系中进行查询，获得所述温度传感器所的温度值。

17、进一步地，所述方法还包括选取所述激励信号的步骤，所述选取所述激励信号的步骤包括：所述控制器控制环境噪音采样模块采集环境噪声频谱，以及根据所述环境噪声频谱确定所述激励信号的初始频率、根据所述调理电路饱和电压确定所述激励信号的幅值；所述控制器控制输出所述激励信号，以及获取所述温度传感器的当前温度值；判断所述当前温度值是否满足精度需求条件；若不满足精度需求条件，则增大或者减小所述初始频率直至获取的当前温度值满足所述精度需求条件，将增大或者减小的频率作为所述激励信号的频率；若满足精度需求条件，则将所述初始频率作为所述激励信号的频率。

18、进一步地，所述解算所述温度传感器的当前阻值，具体包括：

19、

20、其中，rntc为温度传感器的当前阻值，untc为分压电压，uref为激励信号电压，r1和r2分别为两个分压电阻的阻值。

21、本申请的实施例提供的技术方案具备以下有益效果：

22、本方案不需要高精度、结构复杂的恒流源电路，仅通过测量电压即可解算出温度数据；本发明适用于电路板卡空间受限、成本要求严格的场景，可以准确、高效、实时、低成本实现温度测量。

23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种基于激励信号的温度测量装置，其特征在于，包括：控制器、参考激励模块、测温电路、调理电路和信号采样电路；所述测温电路包括串联连接的温度传感器和分压电阻；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分压电阻包括电阻r1和电阻r2，电阻r1和电阻r2均为固定电阻；电阻r1、电阻r2和所述温度传感器串联。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述温度传感器为二线制的电阻温度传感器或者热敏电阻温度传感器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电阻r1、所述电阻r2和所述温度传感器的精度要求不低于1％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述参考激励模块能够提供多种激励信号，包括正弦信号、方波信号。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述参考激励模块输出的激励信号能够同时加在多个所述测温电路上。

7.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述参考激励模块采用da芯片。

8.一种应用如权利要求1-7任一项所述装置的温度测量方法，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括选取所述激励信号的步骤，所述选取所述激励信号的步骤包括：

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述解算所述温度传感器的当前阻值，具体包括：

技术总结
本申请涉及一种基于激励信号的温度测量装置及其测量方法；所述装置包括：控制器、参考激励模块、测温电路、调理电路和信号采样电路；测温电路包括串联连接的温度传感器和分压电阻；控制器用于控制参考激励模块输出激励信号，激励信号加在测温电路的两端；调理电路用于采集温度传感器两端的分压电压，并将分压电压调理后输出到信号采样电路；控制器从信号采样电路获取分压电压和激励信号，解算温度传感器检测的温度值。本方案不需要高精度、结构复杂的恒流源电路，仅通过测量电压即可解算出温度数据；本发明适用于电路板卡空间受限、成本要求严格的场景，可以准确、高效、实时、低成本实现温度测量。

技术研发人员：徐怀明,马清华,里健
受保护的技术使用者：北京华卓精科科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11