铂电阻温度传感器作为一种高精度温度传感器广泛用于气候、轿车、航空、工业自动化丈量和各种实验仪器仪表等范畴。铂电阻温度传感器的测温原理是金属铂(PT)电阻值随在环境温度改动而改动，且其电阻值和温度值之问有确认的函数联系，最常见的类型是Pt100和Pt1000。
1 铂电阻温度传感器的三种引线办法
依据测温传感器引线办法的不同，铂电阻分为二线制、三线制和四线制三种，三种引线办法各有特点，二线制引线办法具有引线简略，但存在的问题是丈量差错较大，在丈量中不可防止的引进线电阻差错，仅适合于丈量精度要求不高的场合。
三线制引线办法选用一端引线为两根线，另一端引线为一根的办法，工业上一般都选用三线制接法，三线引线办法引出的3根导线截面积和长度均相同，一般三线制电阻选用不平衡电桥法进行丈量，在丈量时能够消除内引线电阻的影响，丈量精度高于两线制。
四线制引线办法中有两根线为供电电源线，别的两根为信号线。电源和信号是分隔作业的，该办法能够有用的去除线电阻。假如待测电阻的阻值与导线电阻适当乃至远小于导线电阻时就只能选用四线制的丈量办法.该办法丈量精度较高，但该办法需求传感器产生4根引线，在长间隔传输进程中会添加本钱以及整个测验体系的分量，不能满意某些特别职业要求，首要用于高精度的温度检测。
2 两线制铂电阻丈量电路
在铂电阻温度传感器丈量体系中，一般惠斯特电桥不平衡时的输出电压Vo来核算铂电阻值，本体系中两线制铂电阻的收集电路如图1所示。
I为恒压源，R为限流电阻，被测电阻为Rt，线电阻为r，测验电路如图1所示。依照欧姆规律核算可知：
上式中，RT：被测铂电阻传感器电阻值;r：传感器引线电阻值;k：运算扩大器线性扩大体系(一般由增益电阻Rg设定);VOUT：运算扩大器输出电压值。
从(2)式中能够看出，用两线制传输，会带来2r的丈量差错。丈量体系顶用的传输线每米电阻约为0.061 Ω，2r为0.122 Ω。假定体系中丈量电阻与丈量电路的引线有50 m长，则引线电阻产生的差错将到达3.05 Ω，即温度丈量差错将到达7.6℃(体系中铂电阻每改动1℃时的电阻改动约为0.398 Ω左右)。
可见，在丈量体系与传感器之间间隔较远时，则线电阻r对铂电阻收集精度的影响十分大，因而两线制铂电阻仅适合于引线间隔比较近，丈量精度要求一般的场合。
3 三线制电阻丈量电路
3.1 惠斯通电桥(Wheatstone Bridge)
当
，电阻桥到达平衡，由式(3)能够看出，这时不管鼓励源是电流型仍是电源型，也不管鼓励源的巨细，V0均输出为零。因而，假如R2/R3是一个固定系数K，则当R1=K×R4时，电桥将到达平衡，即有：Vo=0。
这种平衡值丈量办法一般用在反应控制体系中，当桥臂上的电阻即便呈现十分细小的改动也会反映在输出电压的改动，经过监测桥是否平衡能够实时监测传感器监测目标(力、温度等)的改动状况。将电桥的输出电压VO做为履行机构的反应信号，实时监测履行误差，不断批改履行指令。常用于力矩丈量、电热调理控制器范畴。
一般状况下，咱们以为鼓励源VR是一个固定值，由式(1)能够看出，桥输出电压VO的巨细与鼓励电源VR呈线性比例联系，因而该丈量体系的精度永久不可能比鼓励电源的精度高。
3.2 三线制引线非平衡电桥丈量电路
由惠斯特电桥理论可知，若电桥作业时，电桥的4个桥臂上有1个产生了改动，即R1变为R’=R1+△r，那么惠斯特电桥的平衡就会被打破，即图2中
，则A、B间存在必定的电势差UL，则称此电桥为非平衡电桥，即有VO=UL≠0。
运用非平衡电桥原理.将各种电阻型传感器RT接入电桥回路，桥路的非平衡电压就能反映出桥臂电阻的细小改动，因而，就能够检测出外界物理量的改动(温度、压力等)，R是丈量体系选定的精细桥臂电阻，RT为被测电阻。
两条输入端接入高输入阻抗的运算扩大器，这样由偏置电流在线电阻上引起的压降会降到最小，这样会最大极限的减小漏电流，依照基尔霍夫电流电压规律可知：
由公式(4)能够看出在此丈量体系中，当RT>R时，因桥臂的输出电压VOUT为负值，因而为确保VOUT一向输出为正，则该丈量体系桥臂电阻值R应当大于被测电阻RT的上限电阻值，以PT1000为例，0℃时其电阻值为1 000 Ω，其电阻有用改动规模为803 Ω～2 120 Ω(即温度改动规模为-50℃～300℃)，则桥臂电阻R的应当选取大于其铂电阻值的改动上限(2120 Ω)，在本例中，桥臂电阻R选取2 700 Ω，彻底满意丈量需求且不会产生溢呈现象。
在鼓励电流源为典型值1 mA的条件下，此刻VAB的改动规模为153～575mV，AMP为TI公司的高精度运算扩大器AD620，AD620选用差分扩大器将桥臂输出的电压差转换为单端电压并进行扩大，其差分扩大器的失调电压很小，消除失调意味着输出端细小差分信号得到扩大而失调电压不被扩大，其增益电阻挑选阻值为5 kΩ的高精度电阻，则运算扩大器增益为k=10.88，则经过公式(4)核算可知，VOUT有用输出电压规模为1.667～6.259 V。
3.2.1 传感器反常状况下收集成果
在铂电阻测温体系中，铂电阻传感器的作业环境一般比较恶劣，从传感器引线端到丈量体系的引线一般达十余米，在设计时对引线的维护也十分重要，要防止呈现断开以及彼此短路的现象产生，在某些特别范畴(例如航空工业、石油勘探)，体系要求当呈现相似的毛病时丈量体系应当能够自动辨认，要求体系具有告警才能。
3.2.1.1 在传感器开路状况
传感器开路，关于测验体系能够分为以下几种状况来剖析，如表1所示。
由上表1可知，当传感器呈现了开路毛病，运算扩大器的输出电压VOUT=13.6 V或VOUT=-12.7 V，即在传感器开路条件下，运算扩大器进入饱满状况;而在传感器正常作业条件下，运算扩大器的输出电压VOUT均在正常扩大区内。
3.2.1.2 在传感器短路状况
一般状况下铂电阻传感器不会呈现短路的状况，在运用不当，例如传感器引线磨损导致线间短路，那么由式(4)可知，VOUT的输出如下所示：
此刻VOUT输出为运算扩大器正的饱满值(13.6V)，如表2所示。
因Wire1、2自身便是从一端引出，故Wire1、2不存在短路毛病状况。由上表2可知，当传感器呈现了短路毛病，运算扩大器的输出电压VOUT=13.6 V，即在传感器短路条件下，运算扩大器进入饱满状况;而在传感器正常作业条件下，运算扩大器的输出电压VOUT均在正常扩大区内。
3.2.1.3 在传感器反常状况告警功用
经过剖析了传感器在开路、短路毛病条件下运算扩大器的输出电压值，能够得出在此两种状况下，运算扩大器的输出为其饱满值，即开路、短路状况与正常收集状况没有数据堆叠区，体系就可据此监控传感器是否正常作业。则本丈量体系均能够辨认出传感器毛病，该体系具有实时告警功用，能够将传感器实时毛病状况奉告体系。
4 四线制引线丈量电路
从图4中还能够看出，其间，Wire1和wire4是铂电阻的恒流源回路，恒流源供给的电流不会受导线电阻和负载巨细的影响;W2和W3是铂电阻的2根丈量信号线，因运算扩大器的输入阻抗很大(10 GΩ)，则引线电阻的分压能够疏忽，因而，丈量到的便是实践被测电阻值。因而，四线制接法能够最大极限地下降丈量噪声，进步丈量精度。
I为恒压源，R为限流电阻，被测电阻为Ri，线电阻为r，测验电路如图4所示。依照欧姆规律核算可知：
VOUT=k*I*RT (7)
上式中，RT：被测铂电阻传感器电阻值;k：运算扩大器线性扩大体系(一般由增益电阻Rg设定);VOUT：运算扩大器输出电压值。
从(8)式中能够看出，用四线制引线办法进行收集，VOUT的输出电压与体系限流电阻R及引线电阻r的巨细均无关。
可见，在丈量体系与传感器之间间隔较远时，则线电阻r对铂电阻收集精度的影响十分大，因而两线制铂电阻仅适合于引线间隔比较近，丈量精度要求一般的场合。
5 结束语
本文介绍了铂电阻温度传感器的三种不同引线办法的收集丈量电路，详细剖析了各自收集体系的优缺点，关于工业上运用广泛的三线制电阻，体系地剖析其收集电路，侧重剖析了不平衡电桥收集电路，关于不平衡电桥收集电路的各类反常状况也做了详细剖析，在实践丈量中对各种反常状况进行了模仿实验，而且给出了详细的测验参数与判别办法，本文中的丈量电路结构简略丈量精度高，具有很强的运用价值。
