温度检测现已广泛运用于咱们的日子与工业现场中,测温电路的精准性益发重要,该怎么提高测温电路的准确性?本文将以热电阻测温计划为例,从热电阻的选型参数动身,为咱们简略论述提高测温准确性的方向。
铂热电阻具有杰出的长时间安稳性和精度,是常用的工业测温传感元件。近年来,薄膜印刷生产工艺使得贵金属铂的用量削减,铂热电阻本钱大起伏下降,逐渐被遍及运用。铂热电阻在与后级电路调配运用时,
重视其标称电阻、温度系数、精度等级三个基本参数,咱们能够决议铂热电阻的选型,了解温度电阻转化特性、丈量电流、接线办法这些参数可协助咱们尽可能少的引进额定电路差错,建立精准的测温电路。
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PT100最常用,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均匀电阻值改变。不同安排选用不同的温度系数作为其规范,欧洲IEC60751和我国GB/T30121选用的温度系数为0.003851,美国ASTM
E1137选用的温度系数为0.003902,0.003851现在是国内和大多数国家中认可的行业规范。
温度系数的核算进程如下,以PT100为例。
TCR= (R100-R0)/(R0×100)
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℃,成果便是均匀温度系数。
3.精度等级
IEC60751中规则了铂热电阻的精度等级、答应差错。以A级铂热电阻为例,最大温度差错由两部分组成,0℃时的标称电阻值差错导致的固定差错0.15℃,加上温度系数漂移引进的差错0.002×|T|。其间T是实践温度丈量规模,T不超越精度等级表中的运用温度规模-30~+300℃时,则铂热电阻不超出精度等级的答应差错。
当被测温度为100℃时,A级铂热电阻总的差错为0.15+0.002×100=0.35℃。在选型时,铂热电阻的标称电阻、温度系数规范、精度等级及运用温度规模,是咱们的挑选依据。
4.温度电阻转化特性
铂热电阻的温度电阻转化联系用以下公式描绘,分0℃以下、0℃以上两种状况。
当T≤0℃:RT=R0• (1+A•T+B•T2+C• (T-100℃) •T3)
当T≥0℃:RT=R0• (1+A•T+B•T2)
其间,RT是温度为T时的阻值,R0是0℃时的阻值;A、B、C是IEC60751中规则的三个常数,其值分别为3.9083×10-3
°C-1、-5.775×10-7 °C-2、-4.183×10-12
°C-4。直接用电阻值RT代入公式中可求解被测温度T,但需求求解三次方方程,核算杂乱。
为了简化核算,运用公式输出PT100在-200~+850°C规模内的温度电阻值曲线,如下图。PT100的阻值改变在18~400Ω规模内,有近似线性的温度电阻值转化联系。
假如用-200°C和+850°C两个端点直接做两点线性校准,测验简化核算,温度规模内的温度电阻值曲线如下图。这时最大的非线性差错超越16Ω,差错比较大。
依据公式生成温度电阻值表,再在查找表中进行小规模的线性插值,是既核算简略又能够完成准确迫临的办法。在IEC60751中附有1℃为距离的温度电阻值查询表。
5.丈量电流
铂热电阻简直都运用直流电流鼓励进行丈量,丈量电流不可避免的会在电阻中发生热量,引进自热差错。铂热电阻手册中有标示丈量电流、自热系数,两个参数,典型丈量电流I为0.3~1mA,自热系数S为0.015℃/
mW左右。
依据自热系数可核算丈量电流引进的温度差错,依据以下公式。
ΔT = P×S=( I2×R) ×S
例如给定1mA,在PT100阻值最大400Ω时,发生的自热温度约为0.01℃,这种状况下差错简直能够疏忽。在铂电阻自热系数不影响的状况下,丈量电流优先设定到最大值,电流过小时输出电压值起伏变小,信噪比下降。1mA是比较常用的丈量电流值。
6.接线办法
铂热电阻的输出引线办法有二线制、三线制、四线值,其间二线制引线电阻引进的差错无法消除;四线制无引线电阻差错,但引线数量最多多;三线制根据三个根引线在平等物理尺度条件下,引线电阻值持平,两次丈量电阻值之后经过核算可消除引线差错,是用得最多的办法。
图 5 铂热电阻接线办法
7.总结
测温电路的精准程度除却热电阻的前期选型,还需求后续硬件规划与软件算法的优化,致远电子针对铂热电阻丈量,供给三线制接口的PT100接口模块TPS02,内置鼓励电流源在内的高安稳度丈量电路、24位ADC、电阻温度值线性化算法,2500V电气阻隔,衔接铂热电阻就能够经过IIC数字接口读出温度值。