溫度檢測已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的生活與工業(yè)現(xiàn)場中，測溫電路的精準(zhǔn)性愈發(fā)重要，該如何提升測溫電路的準(zhǔn)確性?本文將以熱電阻測溫方案為例，從熱電阻的選型參數(shù)出發(fā)，為大家簡單闡述提升測溫準(zhǔn)確性的方向。

鉑熱電阻具有良好的長期穩(wěn)定性和精度，是常用的工業(yè)測溫傳感元件。近年來，薄膜印刷生產(chǎn)工藝使得貴金屬鉑的用量減少，鉑熱電阻成本大幅度下降，逐步被普及應(yīng)用。鉑熱電阻在與后級(jí)電路搭配使用時(shí)， 關(guān)注其標(biāo)稱電阻、溫度系數(shù)、精度等級(jí)三個(gè)基本參數(shù)，我們可以決定鉑熱電阻的選型，了解溫度電阻轉(zhuǎn)換特性、測量電流、接線方式這些參數(shù)可幫助我們盡可能少的引入額外電路誤差，搭建精準(zhǔn)的測溫電路。

1.標(biāo)稱電阻

標(biāo)稱電阻是鉑熱電阻在冰點(diǎn)0℃度時(shí)的電阻值。標(biāo)稱電阻為100Ω的PT100最常用，也有標(biāo)稱電阻為200Ω、500Ω、1000Ω的PT200、PT500、PT1000。

2.溫度系數(shù)

溫度系數(shù)TCR是鉑熱電阻在水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間每單位溫度的平均電阻值變化。不同組織采用不同的溫度系數(shù)作為其標(biāo)準(zhǔn)，歐洲IEC60751和中國GB/T30121采用的溫度系數(shù)為0.003851，美國ASTM E1137采用的溫度系數(shù)為0.003902，0.003851目前是國內(nèi)和大多數(shù)國家中認(rèn)可的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

溫度系數(shù)的計(jì)算過程如下，以PT100為例。

TCR= (R100-R0)/(R0×100)

沸點(diǎn)100℃時(shí)的阻值R100=138.51Ω，冰點(diǎn)0℃時(shí)的阻值R0=100Ω，將差值38.51除標(biāo)稱電阻，再除100℃，結(jié)果就是平均溫度系數(shù)。

3.精度等級(jí)

IEC60751中規(guī)定了鉑熱電阻的精度等級(jí)、允許誤差。以A級(jí)鉑熱電阻為例，最大溫度誤差由兩部分組成，0℃時(shí)的標(biāo)稱電阻值偏差導(dǎo)致的固定誤差0.15℃，加上溫度系數(shù)漂移引入的誤差0.002×|T|。其中T是實(shí)際溫度測量范圍，T不超過精度等級(jí)表中的應(yīng)用溫度范圍-30~+300℃時(shí)，則鉑熱電阻不超出精度等級(jí)的允許誤差。

當(dāng)被測溫度為100℃時(shí)，A級(jí)鉑熱電阻總的誤差為0.15+0.002×100=0.35℃。在選型時(shí)，鉑熱電阻的標(biāo)稱電阻、溫度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、精度等級(jí)及應(yīng)用溫度范圍，是我們的選擇依據(jù)。

4.溫度電阻轉(zhuǎn)換特性

鉑熱電阻的溫度電阻轉(zhuǎn)換關(guān)系用以下公式描述，分0℃以下、0℃以上兩種情況。

當(dāng)T≤0℃：RT=R0? (1+A?T+B?T2+C? (T-100℃) ?T3)

當(dāng)T≥0℃：RT=R0? (1+A?T+B?T2)

其中，RT是溫度為T時(shí)的阻值，R0是0℃時(shí)的阻值;A、B、C是IEC60751中規(guī)定的三個(gè)常數(shù)，其值分別為3.9083×10-3 °C-1、-5.775×10-7 °C-2、-4.183×10-12 °C-4。直接用電阻值RT代入公式中可求解被測溫度T，但需要求解三次方方程，計(jì)算復(fù)雜。

為了簡化計(jì)算，使用公式輸出PT100在-200~+850°C范圍內(nèi)的溫度電阻值曲線，如下圖。PT100的阻值變化在18~400Ω范圍內(nèi)，有近似線性的溫度電阻值轉(zhuǎn)換關(guān)系。