熱電阻的測量電路及應(yīng)用實驗用

熱電阻的測量電路及應(yīng)用實驗用第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三一、熱電阻：熱電阻的測溫原理：基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前用得最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用銦、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三在各類工業(yè)測溫的場合中，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器:

鉑熱電阻的測溫的范圍：一般為零下200-800攝氏度。銅熱電阻的測溫的范圍：一般為零下40到140攝氏度。其中的鉑熱電阻以其精度高、性能穩(wěn)定、互換性好、耐腐蝕及使用方便等優(yōu)點，成為工業(yè)測控系統(tǒng)中廣泛使用的一種溫度傳感器。第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三金屬鉑在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫環(huán)境下，它的物理特性和化學(xué)性能十分穩(wěn)定，因此它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且還被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計供計量和校準(zhǔn)使用。缺點：在還原性介質(zhì)中，特別在高溫下，易被污染而變脆，稍有振動就會斷裂。鉑熱電阻結(jié)構(gòu):電阻體,引線,保護套管第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三性能參數(shù)：1、鉑電阻元件的溫度-電阻特性：

0<t<850℃

-200<t<0℃式中：RT---溫度為T℃的電阻值

R0---溫度為0℃的電阻值

t---任意溫度值

A、B、C為分度系數(shù)

A=B=C=第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三0℃的鉑熱電阻的阻值十分重要,它與材質(zhì)純度和制造工藝有關(guān),另一個對測溫有直接作用的因素是電阻溫度系數(shù):即溫度每變化1℃時電阻值的相對變化量,電阻溫度系數(shù)本身也隨溫度變化而變化。2、鉑熱電阻分度表：不同材質(zhì)的鉑熱電阻，電阻溫度系數(shù)不同。為便于比較，常選用共同的溫度范圍0℃---100℃內(nèi)阻值變化的倍數(shù)來進(jìn)行比較。這個值相當(dāng)于0℃---100℃范圍內(nèi)平均電阻值的100倍，此值越大表示鉑熱電阻越靈敏。

第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三

常用的鉑熱電阻有PT100，PT1000等，按IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)，其表征的含義是：

Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）

下表為PT100在0℃---199℃范圍內(nèi)的分度表：可以看出鉑熱電阻在0℃---200℃的溫度范圍內(nèi)，具有良好的溫度-電阻特性，近似線性關(guān)系，因此通常計算時可采用近似公式。第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三二、測量電路：工業(yè)上，廣泛應(yīng)用鉑熱電阻作為

-200℃---800℃范圍的溫度測量。優(yōu)點：靈敏度高,穩(wěn)定性強,互換性以及準(zhǔn)確性都比較好,也可以遠(yuǎn)傳電信號缺點：熱慣性大，需要外加電源激勵,不能夠瞬時測量溫度的變化。

第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三鉑熱電阻測溫的常規(guī)方法是將鉑熱電阻接到電橋的一個橋臂上，通過測量不平衡電橋的輸出得到溫度值。電橋構(gòu)建注意的問題：電橋地與電源地不能共地；電源必須是恒壓源，不允許有電壓波動，因此不能直接與外界的地相連參數(shù)的考慮：兼顧（鉑熱電阻）熱慣性和（輸出電壓）靈敏度；a、電流大小的考慮b、電源電壓的選擇c、標(biāo)稱阻值的選擇d、調(diào)零電位器R9材質(zhì)的選擇（線繞電阻，康銅）第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三缺點：在這種方法中，鉑熱電阻的非線性和不平衡電橋的非線性，會給測量帶來誤差。而且，鉑熱電阻作為溫度傳感器使用時，必須把它放在測溫現(xiàn)場，從測溫點到測量變換電路之間的布線長度少則幾米，多則幾十米甚至上百米，這樣長的連接導(dǎo)線，即使不計熱噪電阻，它自身的引線電阻也是相當(dāng)可觀的，必然會對測量精度帶來較大影響。引線電阻的解決方案：鉑熱電阻三線制接法第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三三線制接法：要求引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的一個橋臂電阻，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上。當(dāng)橋路平衡時，通過計算可知：Rt=R1R3/R2+R1r/R2-r第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)R1=R2時，導(dǎo)線電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。注意:前提

1)必須為等臂電橋

2)并且在電橋平衡狀態(tài)下公式成立。否則不可能完全消除導(dǎo)線電阻的影響，但盡管如此，采用三線制仍可大大減小導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差，工業(yè)上一般都采用三線制接法。

第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三三、應(yīng)用電路：電路主要由兩部分構(gòu)成：測溫電橋、放大電路第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三第十五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三1、工作原理：2、放大倍數(shù)計算：A、根據(jù)運放放大特性：

----式1.1根據(jù)運放虛斷路有:=0-----式1.2第十六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三

由式2.5得:于是有：

K為運算放大器的倍數(shù)，一般為，所以式2.8可化簡為：

------式1.3------式1.4

第十七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期三

從上面的計算可以知道7650的放大倍數(shù)由R3和R11的比值確定。3