许多医疗、进程操控和工业自动化运用都需求准确温度丈量来完成其功用。电阻式温度检测器（RTD）在这些准确温度丈量中一般用作传感元件，由于它们具有广泛的温度丈量规模、杰出的线性度以及杰出的长时间稳定性和可复验性。RTD是由金属制成的传感元件，在工作温度规模内具有可猜测的电阻。可经过RTD注入电流并丈量电压来核算RTD传感器的电阻。然后可根据RTD电阻和温度之间的联系来核算RTD温度。
这篇文章评论了份额型三线丈量体系的原理和优势。
Pt100 RTD概述
Pt100 RTD是一种铂质RTD传感器，可在很宽的温度规模内供给杰出的功能。铂是一种贵金属，作为常用的RTD资料具有最高的电阻率，能完成小尺度的传感器。由铂制成的RTD传感器有时被称为铂电阻温度计或PRT。Pt100 RTD在0℃时阻抗为100Ω，每1℃的温度改动大约会引起0.385Ω的电阻改动。当处于可用温度规模的极限时，电阻为18.51Ω（在-200℃时）或390.48Ω（在850℃时）。Pt1000或Pt5000等价值更高的电阻式传感器可用来进步灵敏度和分辨率。
Callendar Van-Dusen（CVD）方程式诠释了RTD的电阻特性与温度（T，以摄氏度为单位）的联系。当温度为正值时，CVD方程式是二阶多项式，如方程式（1）所示。当温度为负值时，CVD方程式则扩展为方程式（2）所示的四阶多项式。
在欧洲的IEC-60751规范中规则了CVD系数（A、B和C）。方程式（3）展现了这些系数值。R0是RTD在0℃时的电阻。
图1标绘了温度从-200℃增至850℃时Pt100 RTD电阻的改动。
图1：温度从-200℃增至850℃时的Pt100 RTD电阻
三线RTD
三线RTD装备很受欢迎，由于它们在本钱和准确度之间取得了平衡。在所引荐的三线装备中，一种励磁电流（I1）可跨RTD元件产生电压电势。与此一起，另一种励磁电流（I2）被注入，以便从终究丈量值中抵消RTD引线的电阻（RLEAD），如图2和方程式（4-7）所示。
图2：具有导线电阻的三线RTD
RTD丈量电路装备
差分RTD电压VDIFF一般由模数转化器（ADC）进行转化，并被传送到处理器以供解读。该ADC可将输入电压与参阅电压VREF作比较，然后产生数字输出。图3展现了运用离散性外部参阅电压的三线RTD丈量电路。方程式（8）则界说了根据数字代码总数、RTD电阻、励磁电流巨细和参阅电压的终究转化成果。该示例假定ADC具有±VREF的满量程规模。如图所示，因参阅电压与励磁电流的量值、噪声和温度漂移而产生的差错会直接导致转化过错。
图3：具有外部参阅的三线RTD电路
把RTD和ADC放置在份额型装备（图4）中，能取得一种更准确的电路装备，适用于三线RTD体系。在份额型装备里，流过RTD的励磁电流可经过低侧参阅电阻器RREF返回到接地。跨RREF构成的电压电势VREF被供给给ADC的正参阅引脚和负参阅引脚（REFP和REFN）。
跨RTD和RREF电阻器的电压降是由相同的励磁电流产生的（方程式9和方程式10）。因而，励磁电流的改动会一起反映在RTD差分电压和参阅电压上。由于ADC输出代码表明的是输入电压和参阅电压之间的联系，故终究转化成果可换算为RTD电阻和RREF电阻的比，并非取决于参阅电压或励磁电流的值（方程式11）。所以，假如励磁电流完美匹配，不影响终究转化成果，那么因励磁电流的巨细、温度漂移和噪声而产生的差错就可以消除。此外，份额型装备还有助于减小外部噪声的影响，由于这种噪声也会消除。
图4：份额型三线RTD电路
励磁电流源失配差错
这两种励磁电流有必要互相持平，以完成抱负的传递函数（方程式11）。励磁电丢失配会改动抱负的体系传递函数，由于它能下降引线电阻抵消的有效性。
当一种励磁电流被减小或添加的量到达失配规范规则的极限值时，会对传递函数产生最严峻的影响。这在方程式（12）（其间Δ代表励磁电丢失配）里得到了诠释。
I2的失配可导致抱负传递函数产生改动（方程式13）。
经过将方程式（13）的核算成果与方程式（11）的抱负传递函数进行比较，方程式（14）可核算出励磁电丢失配引起的增益差错。
假如明确规则励磁电丢失配用％FSR表明，那么可按方程式（15）所示核算增益差错。
可经过规范增益校准消除励磁电丢失配引起的增益差错。不过，励磁电丢失配一般会随温度改动而漂移，这就需求杂乱的校准来予以纠正。
总结
在本文中咱们介绍了三线RTD、引线电阻抵消以及构建份额型三线RTD体系所带来的优点。咱们指出，当份额型RTD装备从励磁电流的初始准确度中消除差错后，这两种励磁电流之间的失配仍会引起增益差错。
