PT100温度变送器的正温度系数补偿

2014-09-18 14:54:39来源: ednchina

  温度是非常重要的物理参数,热电偶和热敏电阻(RTD)适合大多数高温测量,但设计人员必须为特定的应用选择恰当的传感器,表1提供了常用传感器的选择指南。 

常用传感器的选择指南

  RTD具有较高的精度,工作温度范围:-200°C至+850°C。它们还具有较好的长期稳定性,利用适当的数据处理设备就可以传输、显示并记录其温度输出。因为热敏电阻的阻值和温度呈正比关系,设计人员只需将已知电流流过该电阻就可以得到与温度成正比的输出电压。根据已知的电阻-温度关系,就可以计算出被测温度值。

  电阻值随温度的变化称为“电阻的温度系数”,绝大多数金属材料的温度系数都是正数,而且许多纯金属材料的温度系数在一定温度范围内保持恒定。所以,热敏电阻是一种稳定的高精度、并具有线性响应的温度检测器。具体应用中选用哪一种金属材料(铂、铜、镍等)取决于被测温度范围。

电阻的温度系数

  铂电阻在0°C的标称电阻值是100Ω,尽管RTD是一种标准化器件,但在世界各地有多种不同的标准。这样,当同一标准的RTD用在不同标准的仪表设计中时将会产生问题。

  铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多

种应用。因此,铂电阻RTD是温度测量中最稳定的标准器件。以下公式描述了PT100的特性,显然它的温度与电阻呈非线性关系:

  RT = R0(1 + AT + BT2 + C(T-100)T3)

  其中:

  A = 3.9083 E-3

  B = -5.775 E-7

  C = -4.183 E-12 (低于0°C时)或0 (高于0°C时)。

  表3是表格形式。

表格形式

  具体应用中,PT100的连接方式可以采用2线、3线或4线制(图1、2和3)。有多种模拟和数字的方法进行PT100的非线性误差补偿,例如,可以利用查表法或上述公式实现数字非线性补偿。

PT100的连接方式
PT100的连接方式

  查表法是将代表铂电阻阻值与温度对应关系的一个表格存储在μP内存区域,利用这个表格将一个测量的PT100电阻值转换为对应的线性温度值。另一种方法是根据实际测量的电阻值,采用以上公式直接计算相关的温度。

  查表法只能包含有限的电阻/温度对应值,电路的复杂程度取决于精度和可用内存的空间。为了计算某一特定的温度值,需要首先确认最接近的两个电阻值(一个低于RTD测量值,一个高于RTD测量值),然后用插值法确定测量温度值。

[1] [2]

关键字:温度变送器  温度系数  PT100

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0918/article_9556.html
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