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关于热电阻的参数选型,你知道多少呢?

发布时间:2019-09-16 阅读:115

    测温电路的精准程度除却热电阻的前期选型,还需要后续硬件设计与软件算法的优化,ZLG致远电子针对铂热电阻测量,提供三线制接口的PT100接口模块TPS02,内置激励电流源在内的高稳定度测量电路、24位ADC、电阻温度值线性化算法,2500V电气隔离,连接铂热电阻就可以通过IIC数字接口读出温度值。
    那么,关于热电阻的参数选型,你知道多少呢?
    1、标称电阻
    标称电阻是铂热电阻在冰点0℃度时的电阻值。标称电阻为100Ω的PT100zui常用,也有标称电阻为200Ω、500Ω、1000Ω的PT200、PT500、PT1000。
    2、温度系数
    温度系数TCR是铂热电阻在水的冰点和沸点之间每单位温度的平均电阻值变化。不同组织采用不同的温度系数作为其标准,欧洲IEC60751和中国GB/T30121采用的温度系数为0.003851,美国ASTM E1137采用的温度系数为0.003902,0.003851目前是国内和大多数国家中认可的行业标准。
    温度系数的计算过程如下,以PT100为例。
    沸点100℃时的阻值R100=138.51Ω,冰点0℃时的阻值R0=100Ω,将差值38.51除标称电阻,再除100℃,结果就是平均温度系数。
    3、精度等级
    IEC60751中规定了铂热电阻的精度等级、允许误差。以A级铂热电阻为例,zui大温度误差由两部分组成,0℃时的标称电阻值偏差导致的固定误差0.15℃,加上温度系数漂移引入的误差0.002×|T|。其中T是实际温度测量范围,T不超过精度等级表中的应用温度范围-30~+300℃时,则铂热电阻不超出精度等级的允许误差。
    当被测温度为100℃时,A级铂热电阻总的误差为0.15+0.002×100=0.35℃。在选型时,铂热电阻的标称电阻、温度系数标准、精度等级及应用温度范围,是我们的选择依据。
    4、温度电阻转换特性
    铂热电阻的温度电阻转换关系用以下公式描述,分0℃以下、0℃以上两种情况。
    当T≤0℃:RT=R0• (1+A•T+B•T^2+C• (T-100℃) •T3)
    当T≥0℃:RT=R0• (1+A•T+B•T^2)
    其中,RT是温度为T时的阻值,R0是0℃时的阻值;A、B、C是IEC60751中规定的三个常数。
    直接用电阻值RT代入公式中可求解被测温度T,但需要求解三次方方程,计算复杂。
    为了简化计算,使用公式输出PT100在-200~+850°C范围内的温度电阻值曲线,如下图。PT100的阻值变化在18~400Ω范围内,有近似线性的温度电阻值转换关系。
    如果用-200°C和+850°C两个端点直接做两点线性校准,尝试简化计算,温度范围内的温度电阻值曲线如下图。这时zui大的非线性误差超过16Ω,误差比较大。
    根据公式生成温度电阻值表,再在查找表中进行小范围的线性插值,是既计算简单又可以实现精确逼近的方法。在IEC60751中附有1℃为间隔的温度电阻值查询表。
    5、测量电流
    铂热电阻几乎都使用直流电流激励进行测量,测量电流不可避免的会在电阻中产生热量,引入自热误差。铂热电阻手册中有标注测量电流、自热系数,两个参数,典型测量电流I为0.3~1mA,自热系数S为0.015℃/ mW左右。
    根据自热系数可计算测量电流引入的温度误差,根据公式。
    例如给定1mA,在PT100阻值zui大400Ω时,产生的自热温度约为0.01℃,这种情况下误差几乎可以忽略。在铂电阻自热系数不影响的情况下,测量电流优先设定到zui大值,电流过小时输出电压值幅度变小,信噪比降低。1mA是比较常用的测量电流值。
    6、接线方式
   铂热电阻的输出引线方式有二线制、三线制、四线值,其中二线制引线电阻引入的误差无法消除;四线制无引线电阻误差,但引线数量zui多多;三线制基于三个根引线在同等物理尺寸条件下,引线电阻值相等,两次测量电阻值之后通过计算可消除引线误差,是用得zui多的方式。





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