铂电阻因其高精度、高稳定性、可重复性以及可互换性的特点, 作为温度传感器在工业领域以及航天领域被广泛应用。针对铂电阻的非线性特性, 提出了一种基于压控电流源的铂电阻测温非线性校正设计方法。利用测量系统的输出值微调铂电阻的激励电流的方法, 抵消非线性误差, 提高输出信号的线性度, 具有参数计算简单、电路实现方便的优点。该方法应用于某在轨辐射定标系统, 进行了相应的电路设计, 采集了实际实验数据。实测数据表明, 采用该方法能在-40~70℃的范围内将由铂电阻温度传感器非线性产生的测量误差改善为约0.016℃, 提高了温度测量精度。

微流控荧光PCR产物在高分辨率熔解(HRM)曲线分析的过程中,随着DNA的解链荧光强度发生突变,而能否检测到该突变点则依赖于温控的精度。提 出了多阈值PID算法,设计了一种适用于高分辨率熔解曲线分析的FPGA温度控制系统。根据测得温度值与设定值之间的差异,改变FPGA电路系 统输出的脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)波占空比和算法的调节频率实现对温度的准确控制。经过温度标定后,系统温度控制精度优于0.1℃,分辨率达到±0.01℃。HRM分析 实验结果表明,本方法成功地辨别出了DNA序列的单碱基差异,温度控制系统达到了设计的要求。

普通四线制铂电阻测温系统受恒流源长短期漂移、导线热电动势影响, 其测量准确度难以超过0.1℃量级。本文分析了一种改进型4线制高精度铂电阻测温方法的原理误差, 并设计了相应的高精度铂电阻测温系统。采用温度系数小、阻值稳定性好的参考电阻作为铂电阻阻值测量基准, 消除了恒流源长期漂移引起的铂电阻测温误差; 分别在正、反向恒流激励条件下测量了铂电阻上的电压, 利用导线热电势大小与方向的短期不变性, 对得到的两电压量求差以消除导线热电势的影响; 通过半导体致冷器(TEC)控制恒流源温度来减小恒流源的短期电流漂移, 进而减小其对铂电阻测温精度的影响; 设计了精度高、阶跃响应速度快的分时复用式电压信号采集单元用来高精度地测量铂电阻和参考电阻上电压量的比值。等效实验和校准实验结果表明, 高精度铂电阻测温系统的测量稳定性优于0.005 ℃/10 day, 测量分辨力优于0.005 ℃, 测量准确度为0.02 ℃(k=2), 满足超精密激光干涉测量系统提出的高精度温度测量需求。

为了研究激光直写技术在制备薄膜铂电阻中的应用，采用激光直写制备了薄膜厚度为2μm的铂电阻。探讨了激光直写技术制备薄膜铂电阻的原理，以条形铂电阻为例，研究了激光参量对铂电阻形状的影响，在最优的激光脉冲频率18kHz、激光扫描速率100mm/s的参量下，制备了实际电阻约为0.37Ω的条形薄膜铂电阻，最后检验了薄膜铂电阻的电阻值。结果表明，铂电阻的宽度分别随激光脉冲频率和激光扫描速率的增大而增大；制备的电阻边缘整齐，表面平整，电阻实际值与理论值只有0.8%的相对误差，吻合很好。