鉑熱電阻溫度傳感器是如何測溫的資料下載

鉑熱電阻溫度傳感器 根據(jù)溫度不同電阻不同。將鉑電阻接入電路中，通過觀察電流的變化就可以知道電阻的變化。在把不同溫度下的電流都記錄下來，繪出溫度-電阻圖，就可以在知道電阻的情況下，推測出溫度的數(shù)值。 工作原理 與熱敏電阻相似，鉑熱電阻溫度傳感器（RTD）也是用鉑制成的熱敏感電阻。當(dāng)通過測量電壓計算RTD 溫度時，數(shù)字萬用表用已知電流源測量該電流源所產(chǎn)生的電壓。這一電壓為兩條引線（Vlead）上的壓降加RTD上的電壓（Vtemp）。例如，常用RTD 的電阻為100Ω，每1℃僅產(chǎn)生0.385Ω的電阻變化。如果每條引線有10Ω電阻，就將造成26℃的測量誤差，這是不可接受的。所以應(yīng)對RTD作4線歐姆測量。 RTD是精確和穩(wěn)定的溫度傳感器，它的線性度優(yōu)于熱偶和熱敏電阻。但RTD也是慢和貴的溫度傳感器。因此RTD適合對精度有嚴(yán)格要求，而速度和價格不太關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域。 應(yīng)用范圍 鉑熱電阻溫度傳感器是用來測量空氣、土壤和水的溫度傳感器。該傳感器由精密級鉑熱電阻元件和經(jīng)特殊工藝處理的防護(hù)套組成，并用四芯屏蔽信號電纜線從敏感元件引出用于測量，通常可以采用四線測量法測量，以減少導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。鉑熱電阻溫度傳感器具有的可互換性和長期穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于氣象和環(huán)保等部門。 主要優(yōu)點 廣泛的溫度測量范圍：由于鉑的特性穩(wěn)定，不會因高低溫而引起物理或化學(xué)變化。 鉑熱電阻溫度傳感器是利用其電阻與溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器。由于鉑電阻的特性曲線是非線性的，標(biāo)準(zhǔn)的電阻與溫度關(guān)系是以分度表的形式給出的，同時用電阻-溫度多項式函數(shù)R（t）表示。但在實際測量中，使用溫度-電阻函數(shù)T（r）更便于測量與計算。介紹了一種使用三次基本樣條曲線擬合，獲得溫度-電阻多項式函數(shù)T（r）的方法。實際使用表明，此方法的計算速度快，產(chǎn)生的誤差較小，可以很好地提高溫度測控系統(tǒng)的運行速度和控制精度。 鉑電阻傳感器有良好的長期穩(wěn)定性，典型實驗數(shù)據(jù)為：在400℃時持續(xù)300小時，0℃時的溫度漂移為0.02℃。 鉑熱電阻溫度傳感器在防護(hù)設(shè)備里經(jīng)常用到。 處理措施 1、減少鉑熱電阻溫度傳感器保護(hù)管的輻射系數(shù)； 2、增加被測介質(zhì)的循環(huán)，在工作壓力許可的情況下，盡量使鉑電阻與被測介質(zhì)間的對流傳熱增加； 3、盡可能減少鉑電阻保護(hù)管的外徑； 4、增加鉑電阻的插入深度，使其受熱部分加長； 5、對響應(yīng)時間要求不高的，可盡量采用熱傳導(dǎo)系數(shù)較小的材料做保護(hù)管； 6、對熱響應(yīng)時間要求比較高的，則盡可能選用熱傳導(dǎo)系數(shù)大的保護(hù)管，依實際使用情況加以取舍。 除上述外，在使用鉑熱電阻溫度傳感器時，還應(yīng)注意感溫元件之間（雙支結(jié)構(gòu)）和感溫元件與大地之間應(yīng)各有良好的絕緣，不然會直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至?xí)绊懙絻x表的正常運行?？傊趹?yīng)用鉑熱電阻溫度傳感器進(jìn)行測溫時，首先必須正確選型，合理的安裝和使用，盡可能的設(shè)法消除各種外界影響，減少附加誤差，達(dá)到準(zhǔn)確測量，簡便耐用的目的。 鉑熱電阻溫度傳感器是如何測溫的 鉑熱電阻溫度傳感器作為一種高精度溫度傳感器廣泛用于氣象、汽車、航空、工業(yè)自動化測量和各種實驗儀器儀表等領(lǐng)域。鉑熱電阻溫度傳感器的測溫原理是金屬鉑（PT）電阻值隨在環(huán)境溫度變化而變化，且其電阻值和溫度值之問有確定的函數(shù)關(guān)系，常見的類型是Pt100和Pt1000。 1 鉑熱電阻溫度傳感器的三種引線方式 根據(jù)測溫傳感器引線方式的不同，鉑電阻分為二線制、三線制和四線制三種，三種引線方式各有特點，二線制引線方式具有引線簡單，但存在的問題是測量誤差較大，在測量中不可避免的引入線電阻誤差，僅適合于測量精度要求不高的場合。 三線制引線方式采用一端引線為兩根線，另一端引線為一根的方式，工業(yè)上一般都采用三線制接法，三線引線方式引出的3根導(dǎo)線截面積和長度均相同，通常三線制電阻采用不平衡電橋法進(jìn)行測量，在測量時可以消除內(nèi)引線電阻的影響，測量精度高于兩線制。 四線制引線方式中有兩根線為供電電源線，另外兩根為信號線。電源和信號是分開工作的，該方法可以有效的去除線電阻。如果待測電阻的阻值與導(dǎo)線電阻相當(dāng)甚至遠(yuǎn)小于導(dǎo)線電阻時就只能采用四線制的測量方法。該方法測量精度較高，但該方法需要傳感器產(chǎn)生4根引線，在長距離傳輸過程中會增加成本以及整個測試系統(tǒng)的重量，不能滿足某些特殊行業(yè)要求，主要用于高精度的溫度檢測。 2 兩線制鉑電阻測量電路 在鉑熱電阻溫度傳感器測量系統(tǒng)中，通常惠斯特電橋不平衡時的輸出電壓Vo來計算鉑電阻值，本系統(tǒng)中兩線制鉑電阻的采集電路如圖1所示。 I為恒壓源，R為限流電阻，被測電阻為Rt，線電阻為r，測試電路如圖1所示。按照歐姆定律計算可知： 上式中，RT：被測鉑電阻傳感器電阻值；r：傳感器引線電阻值；k：運算放大器線性放大系統(tǒng)（通常由增益電阻Rg設(shè)定）；VOUT：運算放大器輸出電壓值。 從（2）式中可以看出，用兩線制傳輸，會帶來2r的測量誤差。測量系統(tǒng)中用的傳輸線每米電阻約為0.061 Ω，2r為0.122 Ω。假設(shè)系統(tǒng)中測量電阻與測量電路的引線有50 m長，則引線電阻產(chǎn)生的誤差將達(dá)到3.05 Ω，即溫度測量誤差將達(dá)到7.6℃（系統(tǒng)中鉑電阻每變化1℃時的電阻變化約為0.398 Ω左右）。 可見，在測量系統(tǒng)與傳感器之間距離較遠(yuǎn)時，則線電阻r對鉑電阻采集精度的影響非常大，因此兩線制鉑電阻僅適合于引線距離比較近，測量精度要求一般的場合。 3 三線制電阻測量電路 3.1 惠斯通電橋（Wheatstone Bridge） 當(dāng)電阻橋達(dá)到平衡，由式（3）可以看出，這時無論激勵源是電流型還是電源型，也無論激勵源的大小，V0均輸出為零。因此，如果R2/R3是一個固定系數(shù)K，則當(dāng)R1=K×R4時，電橋?qū)⑦_(dá)到平衡，即有：Vo=0。 這種平衡值測量方法通常用在反饋控制系統(tǒng)中，當(dāng)橋臂上的電阻即使呈現(xiàn)非常微小的變化也會反映在輸出電壓的改變，通過監(jiān)測橋是否平衡可以實時監(jiān)測傳感器監(jiān)測對象（力、溫度等）的變化情況。將電橋的輸出電壓VO做為執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，實時監(jiān)測執(zhí)行偏差，不斷修正執(zhí)行指令。常用于力矩測量、電熱調(diào)節(jié)控制器領(lǐng)域。 通常情況下，我們認(rèn)為激勵源VR是一個固定值，由式（1）可以看出，橋輸出電壓VO的大小與激勵電源VR呈線性比例關(guān)系，因此該測量系統(tǒng)的精度永遠(yuǎn)不可能比激勵電源的精度高。 3.2 三線制引線非平衡電橋測量電路 由惠斯特電橋理論可知，若電橋工作時，電橋的4個橋臂上有1個發(fā)生了變化，即R1變?yōu)镽'=R1 △r，那么惠斯特電橋的平衡就會被打破，即圖2中，則A、B間存在一定的電勢差UL，則稱此電橋為非平衡電橋，即有VO=UL≠0。 利用非平衡電橋原理。將各種電阻型傳感器RT接入電橋回路，橋路的非平衡電壓就能反映出橋臂電阻的微小變化，因此，就可以檢測出外界物理量的變化（溫度、壓力等），R是測量系統(tǒng)選定的精密橋臂電阻，RT為被測電阻。