2009年第28卷第8期 传感器与微系统(Transducer and M icr osyste m Technol ogies)
铂电阻测温的非线性补偿算法分析3
文小玲,刘翠梅,易先军,余 飞,卢圣文
(武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉430074)
摘 要:针对铂电阻测温时存在的本质非线性特征,分析了产生非线性误差的主要原因,阐明了反向分度函数法、牛顿迭代法、查表法等几种主要铂电阻非线性补偿算法的原理与特点,并利用基于单片机的温度测控系统的实测数据作为样本,在Matlab仿真环境下,按不同的曲线拟合阶次和方式等条件,对这些算法的补偿误差进行了对比分析。结果表明:采用分段最小二乘曲线拟合法既简单又能有效地减少补偿误差;
在相同条件下,牛顿迭代法的补偿精度高于反向分度函数法和查表法。
关键词:铂电阻;温度测量;非线性;补偿算法
中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2009)08-0033-04 Non li n ear ity co m pen s a ti on a lgor ith m ana lysis of
pl a ti n u m resistor for te m pera ture m ea sure m en t3
W EN Xiao2ling,L I U Cui2mei,YI Xian2jun,Y U Fei,LU Sheng2wen (School of Electr i ca l and I nfor ma ti on Eng i n eer i n g,W uhan I n stitute of Technology,W uhan430074,Ch i n a)
Abstract:Main reas ons why nonlinear err ors exist in the p r ocess of te mperature measure ments with p latinu m resist ors are analyzed in accordance with the intrinsic nonlinear characteristic of p latinu m resist ors.The p rinci p le of several nonlinear compensati on algorith m s,such as reverse scaling functi on,Newt on iterati on method,l ook2up2 table method are intr oduced.Measuring data based on single2chi p te mperature measurement and contr ol syste m are used as sa mp les,and the compensati on err or of these algorith m s is analyzed and compared with the hel p of MAT LAB under the conditi on of the different curve fitting order and strategy.The results show that sub2least2 squares method which is used t o fit the curve of voltage varying with te mperature is si m p le and can reduce the compensati on err or validly.Mean while,the compensati on accuracy of Newt on iterati on method is superi or t o reverse scaling functi on and l ook2up2table method.
Key words:p latinu m resist or;te mperature measure ment;nonlinear;compensati on algorith m
0 引 言
铂电阻具有测量范围宽、稳定性好、示值复现性高和耐氧化等优点,常被用来作为-100～630℃范围的国际标准温度计[1],由于铂电阻的阻值和温度之间存在非线性关系(尤其在高温段更为明显),因此,对检测数据进行非线性校正是高精度测温不可缺少的环节。为提高铂电阻的测温精度,国内外许多研究人员提出了多种方法,常见的有硬件校正法、软件校正法[2]。本文在阐明几种主要铂电阻非线性补偿算法原理的基础上,利用M atlab对这些算法的补偿误差进行了比较分析。
1 铂电阻的非线性特征
铂电阻的非线性特征可用R(t)=R(0℃)(1+A t+B t2+ C t3+D t4+E t5+…)表示,即它的R(t)曲线是一条不规则的非线性曲线。按照国际电工委员会的铂热电阻技术标准,铂电阻Pt100在0～600℃范围内符合I TS—90的国际分度表函数R(t)可表示[3]为
R(t)=R(0)(1+A t+B t2),(1)式中 R(t),R(0)分别为t℃和0℃时的铂电阻阻值,A= 3.90802×10-3/℃,B=-5.80195×10-3/℃2。该分度表函数的特点是温度覆盖范围广,但随着温度的升高,铂电阻的非线性越来越严重。由式(1)可见,在0～600℃测温范围内存在非线性项B t2,且为负值,因而,电阻的变化率随着温度的升高而下降。电阻随温度变化的斜率为
d R(t)
d t
=R(0)(A+2B t).(2)斜率的变化为d
2R(t)
d t2
=2R(0)B=-2×100×5.80195×
收稿日期:2009-02-25
3基金项目:湖北省教育厅重点科研基金资助项目(D200515002)
33
传感器与微系统 第28卷10-7≈-1.2×10-4Ω/℃2,可见Pt100温度斜率的变化率随温度的升高以-1.2×10-4Ω/℃2的速率下降,具有单调上
凸特性,如图1所示[3]。铂电阻的非线性误差可以表示为
ε=R (0)(1+A t +B t 2)-[
t (R (600)-R (0))
600
+R (0)].
(3)
由图1可见,在t =300℃时,铂电阻的非线性误差最大,代入式(3)可得εmax =5.222Ω,相当于温度的最大误差达15℃左右,已不能适应高精度测温的要求,因此,必须对其作非线性补偿
。
图1 铂电阻的非线性曲线
F i g 1 Non li n ear curves of pl a ti n u m resistor
2 铂电阻非线性补偿算法的原理与特点
改善铂电阻非线性的补偿算法主要有反向分度函数法、牛顿迭代法、查表法等,这些方法无需借助复杂的计算工具,即可求得补偿参数。
2.1 反向分度函数法
利用铂电阻测温时,通常得到的是热电阻对于温度的分度表和分度函数R (t ),但实际进行非线性校正时,需要的是反向的温度对电阻的分度表和分度函数t (R ),即要利用式(4)根据热电阻求出相应的温度
t
3
=
∑m
j =1
a j
R
j
.
(4)
首先,根据精度要求和计算量取合适的拟合阶数m ,然后,根据最小二乘法或遗传算法拟合出反向分度函数的系数a 0～a m 。该方法便于计算,具有通用性。
2.1.1 最小二乘法
最小二乘法是一种在数据处理和误差估计等多科领域得到广泛应用的数学工具,其产生是为了解决从一组测量值中寻找最可信赖的问题。对某量x 进行测量,得到一组数据x 1,x 2,…,x n 。假设数据中不存在系统误差和粗大误差,相互独立,且服从正态分布,其标准差为σ1,σ2,…,σn 。记最可信赖值为 x ,相应的残差为v i =x i - x ,测得值落入
(x i ,x i +d x )的概率为
p i =
1
σi 2
πexp (-
v 2
i
2σ2i )d x .
(5)
根据概率乘法原理,测得值x 1,x 2,…,x n 同时出现的概率为
p =
∏
i
p i =
1
∏
i
σi (2
π)n
ex p [-
1
2
∑i
(
v i
σi
)
2
]d n
x .
(6)
最可信赖值应使出现的概率p 为最大,即使式(6)中指
数因子达到最小
∑i
v 2i
σ
2i
=m in .(7)
引入权因子w i ∝1
σ2i
,有
∑w i v
2
i
=m in .(8)
得最佳估计值 x 就是加权算术平均值。
特别是在相同测量条件下,即w i ∝1σ20
,有
∑v 2i
=∑(x
i
- x )
2
=m in .(9)
式(9)表明:测量结果的最可信赖值应在残差平方和或加权残差平方和为最小的意义下求出。
2.1.2 遗传算法
遗传算法是仿效生物演化过程的一种具有局部寻优特点的最优化方法。遗传算法的基本步骤如下:
1)随机产生初始种群,一定数目的个体,每个个体表
示为染色体单基因编码;
2)计算个体适应度,并判断是否符合优化准则,若符
合,输出最佳个体及其代表的最优解,并结束计算,否则,转向(3);
3)依据适应度选择再生个体,适应度高的个体被选中
的概率高,适应度低的可能被淘汰;
4)依照一定的交叉概率和交叉方法,生成新的个体;
5)按照一定的变异概率和变异方法,生成新的个体;6)由交叉和变异产生新的一代种群,并返回(2)进行
循环。
遗传算法可在不同范围内拟合出不同的函数,并可快速准确找到这些函数,从而使局部达到最优。
2.2 牛顿迭代法
解非线性方程f (x )=0的牛顿迭代法是把非线性方程线性化的一种近似方法。把f (x )在x 0点附近展开成泰勒级数,取其线性部分作为非线性方程f (x )=0的近似方程,可推得到牛顿法的一个迭代序列为
x n +1-f (x n )/f ′
(x n ).(10)
例如:I TS —90新的国际分度函数R (t )为
R (t )=R (0℃)[1+A t +B t 2
+C t 3
+D t 4
+Et 5
],
(11)
式中 A =3.910030×10-3℃-1,B =-6.120761×10-7℃-2
,
C =1.364689×10-10
℃-3,D =-1.957848×10-13℃-4,
E =8.959631×10
-17
℃-5。令P (t )=R (t )-R (0℃)(1+
4
3
第8期 文小玲,等:铂电阻测温的非线性补偿算法分析 A t+B t2+C t3+D t4+Et5),非线性校正的工作就是对上述代
数方程求解t,其牛顿迭代算式为t
n+1=t
n
+P(t
n
)/[d P(t
n
)/
d t],即
t n+1=t n+R-100(1+A t n+B t2n+C t3n+D t4n+Et5n)
100(A+2B t
n
+3C t2
n
+4D t3
n
+5Et4
n
)
,(12)
式中 t
n
为第n次迭代得出的温度[5]。
牛顿迭代法也是以现有的分度表或分度函数为基础来实现非线性校正的。只要分度函数精密,它的校正效果可以很好。在低温段,通过一次迭代,就可以得到满意的精度。在高温段,需根据前后两次计算的结果来决定迭代是否停止。因为每次迭代都要进行2个多项式的计算,所以,运算占用的机时较长且运算量不定。为了节约运算所占机时和软件开销,可事先在系统机上模拟进行运算,以得到满足精度的最少迭代次数。而对有限精度计算,不适当地提高多项式阶次会使运算量和复杂度加大,难以达到提高精度的目的。
可以将牛顿迭代法与最小二乘法或遗传算法相结合,即先利用最小二乘法或遗传算法求出分度函数的系数,然后,采用牛顿迭代法得出更精确的温度值。
2.3 查表法与线性插值相结合
对于高精度的铂电阻测温数字显示仪表,可将铂电阻的温度分度表以A/D转换器的输出数据为地址固化在存储器EPROM内,当以A/D转换器的输出作为地址码访问EPROM时,EPROM存放的表格内容被取出,送入显示器以显示被测温度[6],其原理如图2所示。
图2 查表法原理框图
F i g2 Block d i a gram of look2up2t able m ethod
单纯使用查表法来解决非线性问题时,其精度取决于硬件电路的某些参数与表格的大小,因此,若要得到较高的精度,则线性表格将会很大,占用存储空间大,查找速度慢。在数据量大精度要求高的场合下,可将查表法与线性插值法相结合,以提高测温精度。步骤如下:
1)制表:在某一温度范围内按一定的步长(如每0.1℃)将对应的铂电阻阻值R(t)建表,存入存储器。
2)将实测的R(t)与表格比较(可采用对分搜索法),直到R(n)≤R(t)≤R(n+1)时停止,此时,R(t)所在表格地址减去表格首地址即为被测温度值的整数部分。
3)用线性插值法计算t:R
(t)-R(n)
t-t n
= R(n+1)-R(n)
t
n+1
-t
n
]t=R(t)-R(n)
R(n+1)-R(n)
(t
n+1
-t
n
)+t
n
。
查表法与线性插值法相结合,可很好地解决单纯使用查表法的缺点。该法相当于在查表法的基础上实行分段线性化,使结果在精度和数据处理速度方面达到最优组合。
3 铂电阻非线性补偿算法的误差比较分析
分析所用数据是在实验室环境下,将Pt100A传感器浸没到油槽中由基于单片机的温度测控系统测得的数字量。为了保证测量的准确性,将铂电阻与标准玻璃温度计的水银球绑在一起,浸没到可控温度的油槽液面下(8c m左右处)。表1所示为58～68℃温度段的部分测量值。
表1 58～68℃温度段的部分测量值
Tab1 M ea sured da t a from58℃to68℃
实际温度(℃)58.0558.1558.3067.7067.78
测量结果(℃)2805928134281983268732710
为了同时研究分段的多少和拟合阶次的高低对拟合精度的影响,利用M atlab软件对铂电阻非线性校正算法进行了误差分析。对分段与不分段的各种情况分别作7,5,3次拟合。在实际中为了更好地利用系统资源,并达到最大的精度,应该寻求最佳拟合次数和分段多少。为此,采用剔除了异常数据以后的数据,根据拟合次数和分段的不同分别计算出标准偏差,结果如表2～表5。
表2 最小二乘法的标准偏差
Tab2 St andard dev i a ti on of lea st squares
次数
各温度段偏差(Ω)
28～3838～4848～5858～6868～7878～88全程28～88
30.022620.043220.067510.042030.034740.036530.06265
50.019670.042730.058980.037500.033580.033870.06101
70.019620.039810.058250.034140.032630.031860.05642
表3 遗传算法的标准偏差
Tab3 St andard dev i a ti on of geneti c a lgor ith m
次数
各温度段偏差(Ω)
28～3838～4848～5858～6868～7878～88全程28～88
30.022620.043220.078400.042030.061310.036530.06344
50.019670.042730.072570.037500.065080.033870.08633
70.019620.039810.069880.034140.054560.031360.06251
表4 牛顿迭代法与最小二乘法相结合的标准偏差
Tab4 St andard dev i a ti on of Newton itera ti on m ethod com b i n ed w ith lea st2squares
次数
各温度段偏差(Ω)
28～3838～4848～5858～6868～7878～88全程28～88
33.6935×10-154.0752×10-154.5275×10-156.2704×10-158.0437×10-158.1230×10-157.0711×10-15
54.6828×10-155.1548×10-154.5693×10-157.4132×10-158.8559×10-151.0582×10-147.5977×10-15
74.9861×10-155.1869×10-156.0993×10-158.4285×10-151.0755×10-141.0294×10-148.9351×10-15
53
传感器与微系统 第28卷
表5 牛顿迭代法与遗传算法相结合的标准偏差
Tab5 St andard dev i a ti on of Newton itera ti on m ethod com b i n ed w ith geneti c a lgor ith m 次数
各温度段偏差(Ω)
28～3838～4848～5858～6868～7878～88全程28～88
34.0080×10-153.8229×10-153.8967×10-157.4732×10-157.2758×10-158.8306×10-156.2952×10-15
54.1487×10-155.1225×10-155.0806×10-158.1042×10-158.8559×10-159.6941×10-157.2559×10-15
75.4736×10-155.4064×10-155.5107×10-159.7093×10-151.1114×10-141.1660×10-148.1522×10-15
从表2～表5可以看出:一方面随着拟合次数的提高,精度也会有所提高,可以推测,拟合阶次的高低对拟合精度有影响,阶次高的误差会小些,但并不是阶次越高越有价值,当阶次大于7后补偿效果不明显而计算量增加。因为有时单纯提高拟合阶次可能对精度提高的贡献不大,而且,还对硬件资源要求比较高,所以,在选择拟合次数时,应根据实际的资源状况和精度要求,选择合适的拟合次数。另一方面,分段拟合的标准偏差比全程要小,可以推测,分段越多拟合精度越精确。比较表2、表3与表4、表5可知,将牛顿迭代法分别与最小二乘法和遗传算法相结合可以得到更高的测温精度。
查表法的计算结果如表6。可以看出:一方面在低温段随着温度升高测量精度逐渐降低,在58～68℃测量精度最低,在高温段随着温度升高,测量精度逐渐升高。可以推测,在实验数据精确的条件下,不同段的测量精度是不同的。另一方面,全程测量精度与各段测量精度不同,可以推测,分段对测量精度有影响,分段越多测量精度越高。
表6 查表法的标准偏差
Tab6 St andard dev i a ti on of look2up2t able m ethod 温度段
(℃)
28～3838～4848～5858～6868～7878～88全程28～88标准偏差
(Ω)
0.02530.04360.05030.02820.02290.01890.0352
4 结 论
本文利用M atlab对铂电阻非线性补偿算法进行了误差比较分析,结果表明:从补偿精度看,在同样的补偿算法条件下,分段曲线拟合高于全程拟合,拟合阶次高的高于阶次低的。在相同条件下,牛顿迭代法的补偿精度高于反向分度函数法和查表法。总之,这几种算法各有优缺点,补偿效果和实用性各不相同,在实际运用时要根据不同的精度要求和硬件条件来合理选择算法。将最小二乘曲线拟合法和牛顿迭代法结合能有效提高补偿精度。
参考文献:
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作者简介:
文小玲(1962-),女,湖南湘乡人,博士研究生,副教授,硕士生导师,主要研究方向为自动控制与电力电子技术。
(上接第32页)
参考文献:
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作者简介:
吕坤勇(1986-),男,安徽界首人,硕士研究生,研究方向为生物微机电系统。
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Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量
目录 1 前言 (4) 1．1 传感器概况 (4) 1．2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2．1 设计内容 (8) 2．2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4．1 总体电路图 (11) 4．2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5．1 测温电路的工作原理 (12) 5．2 测温电路的实现 (14) 5．3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6．1 制作过程 (16) 6．2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)
燕山大学 传感器原理及应用课程设计题目：热电阻温度传感器器 学院（系）电气工程学院 年级专业： 12级自动化仪表 学号： 120103020133 学生姓名：马冰卿 指导教师：童凯 教师职称：教授
一、概述 1.1 热电阻温度传感器简介 热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。 热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻广泛用于测量-200~+850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。 热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。 用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。 1.2 pt100热电阻简介 pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
二、工作原理 2.1 热电阻工作原理 与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。下面以铂电阻温度传感器为例：Pt100 是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 ()[]010t t Rt Rt -+=α （1） 式中，Rt 为温度t 时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： t e Rt B A = （2） 式中Rt 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200～500℃范围内的温度测量，其特点是测 量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。 2.2 接线方式 采用pt100测温一般有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。 ① 二线制接法:这种接法不考虑PT100电缆的导线电阻，将A/D 采样端与电流源的正极输出端接在一起，这种接法由于没有考虑测温电缆的电阻，因此只能适用于测温距离较近的场合。
虚拟仪器设计技术大作业题目：铂电阻测温电路的设计 专业：电子信息科学与技术 班级：电本（2）班 学号：1150720079 姓名：张顶红 同组人：柳建、黄腾辉、罗凯、 颜超、舒样超、陈雷 指导老师：秦新燕
日期：2014年5月22号 物理与机电工程学院 目录 一.课程设计的目的 二.课程设计的任务 三.铂电阻测温电路原理及设计 3.1传感器模型的建立 3.2测温电路组成与原理 3.2.1稳压电路
3.2.2基本放大电路 3.2.3校正电路 3.2.4电路输出范围的调节3.3整体电路分析与设计 3.3.1稳压电路分析 3.3.2铂电阻温度特性分析 3.3.3 Rw1作用分析 3.3.4电路验证 3.4实验数据处理四．Labview虚拟仪器设计 4.1数据显示子程序VI设计 4.2接口电路的设计与编译 五.仿真测温 六．总结
一.课程设计目的 在Multisim中，可根据铂电阻阻值与温度的关系建立铂电阻模型，设计一个测温范围为0至100℃的测温仪。通过本课程设计，了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温度的关系建立仿真模型；掌握铂电阻的测温电路；熟悉LabVIEW虚拟仪器Multisim的导入方法;提出铂电阻测温仪的优化方案。 二.课程设计的任务 在Multisim中，可根据铂电阻阻值与温度的关系建立铂电阻模型，设计一个测温度范围为0~100℃的测温仪。通过本设计，应掌握以下内容： 1）了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温度的关系建立仿真模型。 2）掌握铂电阻的测温电路。 3）会用LabVIEW设计温度显示模板，把电路输出电压值转换成温度及参数的显示。 4）熟悉LabVIEW虚拟仪器向Multisim的导入方法。 三.铂电阻测温电路原理及设计 3.1传感器模型的建立 金属铂电阻器性能十分稳定，在-260～+630℃之间，铂电阻用做标准温度计;在0～+630℃之间铂电阻与温度的关系如下：
工业铂热电阻技术条件及分度表 1、范围 本标准规定了工业铂热电阻的技术要求，其电阻为一个已定义的温度函数。本标准适用于-200℃~+850℃整个或部分温度范围的工业铂热电阻。它主要与适合浸没的屏蔽元件有关。 本标准对符合此标准及相应试验设备的测试方法也作了描述。 2、定义 2.1 铂热电阻 由以铂作为感温材料的感温元件、内引线和保护管构成的一种温度检测器，通常还具有与外部测量控制装置、机械装置连接的部件。也可包括安装配件或接头。 典型结构如图1所示。 注：1、---- 在本标准的下一个条款中会涉及到其它热电阻。 2、---- 此定义不包括任何分离式的外壳或其它外部结构。 2.2 允差 铂热电阻实际的电阻-温度关系偏离分度表的允许范围。见表1。 3、分度特性 3.1 铂热电阻的电阻-温度关系 适用于本标准的铂热电阻的电阻-温度关系如下： --- 对于-200~0℃的温度范围： R t=R0 [1+At+Bt2+C (t-100℃) t3] ---对于0~850℃的温度范围： R t=R0 (1+At+Bt2) 对于常用的工业铂热电阻，在以上两式中的常数值分别为： A = 3.908 02 x 10-3℃-1 B = -5.802 x 10-7℃-2 C = -4.273 50 x 10-12℃-4 对于满足以上关系式中铂热电阻的温度系数为： α= 0.003 850 Ω·Ω-1·℃-1 α定义如下： α=(R100-R0)/100 x R0Ω·Ω-1·℃-1 在上述关系式中，R100为100℃时的电阻值，R0为0℃时的电阻值。 铂热电阻分度表可根据上述铂热电阻的电阻-温度关系制订，但不包括其它的电阻分 度表。 本标准采用1968年国际实用温标(IPTS-68) 的温度值。 注：上述等式中所定义的电阻值不包含感温元件与终端之间引线的电阻值，除非厂商特殊说明。 3.2 电阻值 对于大多数铂热电阻，0℃对应的公称电阻值为100Ω或10Ω，优先值为100Ω。在温度超过600℃时，由较粗导线形成的10Ω电阻值更加可靠。 3.1条款中的电阻值见表1 3.3 允差 本标准中铂热电阻的允差分为A，B两个等级，见下表：
热电阻温度测量原理及常用接线方式 热电阻（如PtIOO ）是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换 成电阻量的温度传感器。 温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方 法得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。 热电阻和温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。 由于热电阻本身的阻值较小， 随温度变化而引起的电阻变化值更小， 例如，铂电阻在零 度时的阻值R0=100 Q,铜电阻在零度时 R0=100 Qo 因此，在传感器与测量仪器之间的引线 过长会引起较大的测量误差。在实际应用时，通常采用所谓的两线、三线或四线制的方式， 如图所示。 图热电阻的接入方式 在图（a ）所示的电路中，电桥输出电压 Vo 为 R r ) 当 R?Rt 、Rr 时， V o ［（R t -R r ） 2 式中：Rt 为铂电阻， Rr 为可调电阻，R 为固定电阻，I 为恒流源输出电流值。 1. 二线制 （c ）三线制 （d ）四线制
二线制的电路如图（b）所示。这是热电阻最简单的接入电路，也是最容易产生较大误差的电路。 图中的两个R是固定电阻。R r是为保持电桥平衡的电位器。二线制的接入电路由于没有 考虑引线电阻和接触电阻，有可能产生较大的误差。如果采用这种电路进行精密温度测量，整个电路必须在使用温度范围内校准。 2.三线制 三线制的电路如图（C）所示。这是热电阻最实用的接入电路，可得到较高的测量精度。 图中的两个R是固定电阻。R是为保持电桥平衡的电位器。三线制的接入电路由于考虑 了引线电阻和接触电阻带来的影响。R11、R12和R l3分别是传感器和驱动电源的引线电阻， 一般说来，R11和R12基本上相等，而R13不引入误差。所以这种接线方式可取得较高的精度。 3.四线制 四线制的电路如图（d）所示。这是热电阻最高精度的接入电路。 图中R ii、R i2、R13和R14都是引线电阻和接触电阻。R ii和R12在恒流源回路，不会引 入误差。R13和R14则在高输入阻抗的仪器放大器的回路中，也不会带来误差。上述三种热电阻传感器的引入电路的输出，都需要后接高输入阻抗、高共模抑制比的仪器放
工业铂、铜热电阻校准规程 1 目的规范铂、铜热电阻校准的操作，确保铂、铜热电阻的校准结果真实、可靠。 2 范围 本规程适用于-200℃ ~+850℃整个或部分温度范围使用的工业铂、铜热电阻的校准和使用中检验。 3 职责工程设备部：负责按本规程执行铂、铜热电阻的校准及校准记录的管理。 4 定义 4.1 热电阻：由一个或多个感温电阻元件组成的，带引线、保护管和接线端子的测温仪器。 4.2 标称电阻值R0：热电阻（或感温元件）在0℃时的期望电阻值。其阻值通常有 10Ω、50Ω、100Ω、500Ω、1000Ω，它由制造商申明并标于热电阻上。感温元件常以其标称电阻值表征，例如一个Pt100的感温元件，其标称电阻值为100Ω；Cu50 的感温元件，其标称电阻值为50Ω。 4.3 温度/电阻表（分度表）：当R0 为标称电阻值时，可根据函数关系制成相应的温度/ 电阻表（分度表）。铂热电阻标称电阻值为100Ω 的分度表见表2。其他类型铂热电阻的分度表只要将该分度表中的电阻值乘以R0/100Ω 即可（此处的R0 为其他类型铂热电阻的标称电阻值）。铜热电阻分度表亦是如此得到。 5 内容 5.1 允差：允差等级是与有效温度范围相对应的。在有效温度范围内，热电阻的电阻值通过分度表查算出的温度t 与真实温度的最大偏差不得超过表1给定的允差值。表1适用于任何标称电阻值的热电阻。对于特定的热电阻，若其有效温度范围小于该表规定的范围，应给予说明。 表 1 热电阻的允差等级和允差值
5.2 温度/电阻关系 表 2 Pt100 铂热电阻的温度/ 电阻关系
表 3 Cu100 铜热电阻的温度/ 电阻关系
铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃～650℃)范围的温度测量中。 PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50~600℃℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。 常用的Pt电阻接法有三线制和两线制，其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的的导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。常用的采样电路有两种：一为桥式测温电路，一为恒流源式测温电路。其中图1为三线制桥式测温电路，图2为两线制桥式测温电路，图3为恒流源式测温电路。下面分别对桥式电路和恒流源式电路的原理在设计过程中应注意事项进行说明（注：这两个电路本人均有采用及试验，证明可行） 一、桥式测温电路 桥式测温的典型应用电路如图1所示（图1和图2均为桥式电路，分别画出来是为了说明两线制接法和三线制接法的区别）。 测温原理：电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥（其中R1＝R2，VR2为100Ω
精密电阻），当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6、放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。 设计及调试注意点： 1. 同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小； 2. 改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围的要求 3. 放大电路必须接成负反馈方式，否则放大电路不能正常工作 4. VR2也可为电位器，调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定，例如Pt100的零点温度为0℃，即0℃时电阻为100Ω，当电位器阻值调至109.885Ω时，温度的零点就被设定在了25℃。测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调节，这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。 5. 理论上，运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数，但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系，压差信号比理论值小很多，实际输出信号为 4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) （1） 式中电阻值以电路工作时量取的为准。 6. 电桥的正电源必须接稳定的参考基准，因为如果直接VCC的话，当网压波动造成VCC发生波动时，运放输出的信号也会发生改变，此时再到以VCC未发生波动时建立的温度-电阻表中去查表求值时就不正确
二等铂电阻温度计标准装置
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计量标准技术报告 计量标准名称二等铂电阻温度计标准装置计量标准负责人 建标单位名称（公章）
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目录 一、建立计量标准的目的????????????????????( ) 二、计量标准的工作原理及其组成??????????????( ) 三、计量标准器及主要配套设备????????????????( ) 四、计量标准的主要技术指标???????????????( ) 五、环境条件???????????????????????( ) 六、计量标准的量值溯源和传递框图???????????????( ) 七、计量标准的重复性试验???????????????????( ) 八、计量标准的稳定性考核????????????????????( ) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定?????????????( ) 十、检定或校准结果的验证???????????????????( ) 十一、结论??????????????????????????( ) 十二、附加说明?????????????????????????( )
一、建立计量标准的目的 为了加强计量监督管理, 保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠, 有利于本公司的计量校准能力的提升，开展工业铂、铜热电阻的校准工作，满足本单位及周边地区企事业单位的工作使用要求。 、计量标准的工作原理及其组成 将标准铂电阻温度计与被检的工业铂、铜热电阻按规定的要求插入恒温槽中。恒温槽温度分别设定在0℃、100℃，待温度稳定并达到热平衡后，用电测设备分别测量标准铂电阻温度计与被检工业铂、铜热电阻的电阻值，再根据相应公式进行换算、计算，由此即可计算出被检热电阻的R0 、R100 、W100 等值，并根据检定规程对被检热电阻是否合格或是否符合相应等级进行判断。
工业铂热电阻常识 ■概述： 本系列铂热电阻根据使用场合的不同与使用温度的不同，按照绕制的骨加来区分，有云母、陶瓷、簿膜等元件。作为测温元件，它具有良好的输出性能，可作为显示仪、记录仪、调节仪以及其它“电脑”之类仪表提供精确的输入值。若配接一体化温度变送器，可输出4~20mA 和0~10V等标准电流和电压信号，使用更为方便。 ■结构和原理： 装配式热电阻是由感温元件、不锈钢保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。 铠装式铂热电阻比装配式铂热电阻直径小、易弯曲、适宜安装在装配式无法安装的场合，它的外保护管采用不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体因此它具有很强的抗污染和优良的机械强度，能在环境较为恶劣的场合使用。 隔爆式铂热电阻通常用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体、蒸气的场合，如使用普通铂热电阻极易引起环境气体爆炸，因此在这种场合必须使用隔爆式的铂热电阻，杭州热电偶厂生产的隔爆铂热电阻，能适用在dⅡBT1—6以及dⅡCT1—6温度组别区间内具有爆炸性气体危险场所内。 以上系列铂电阻是一种温度传感器，其工作原理：在温度作用下，铂热电阻丝的电阻值随之变化而变化，且电阻与温度的关系即分度特性完全和IEC标准等同，因此完全可替代进口产品来测量-200—+600℃的温度。 ■主要技术指标： 铂热电阻在0℃时的电阻值称R（0℃）和100℃时的电阻值称R（100℃）以及R（100℃）/R（0℃）叫作比值W100。 Pt100其含义为（0℃）时的名义电阻值为100Ω，目前使用的一般都是这种铂热电阻。 标准规定的允许偏差如下： A级——R（0℃）=100Ω±0.06Ω±(0.15+0.002︱t︱) ℃ B级——R（0℃）=100Ω±0.12Ω±(0.30+0.005︱t︱) ℃ 比值W100=1.3850 A级±0.0000006 B级0.00012 上式中“︱t︱”为实际温度的绝对值。 ■其它热电阻： 除Pt100铂热电阻外，还生产Pt10和Pt1000的铂热电阻与Cu50、Cu100的铜热电阻。
摘要 电子温度计是日常生活中最普遍的电子产品之一,常用的转换元件有热电阻、热敏电阻、热电偶等,通常我们将这些转换元件通过非电量转化电量的检测方法，结合电量和温度之间的关系,我们可以计算出其温度值。在本课题中将介绍一种利用电阻电桥失衡输出的电压转换温度的设计。在设计中,利用AT89Ｓ系列单片机作为控制器，计算铂电阻（PT100）电量与温度的转换，并在LED显示温度。 关键词:AT８9S52 AＤC0832 Abstraｃt Ｅｌectroｎic ｔｈermomｅｔer iｓin ｄaily liｆeｔhe mｏsｔcommon onｅof elｅctrｏnicｐrｏducｔs, and thｅcoｍｍoｎinterfaｃe ｅlement ｈaveｈe ａt ｒesistａｎce,tｈｅrmal resistanｃｅ, thermocouple，etc., usuaｌly we ｗill these inteｒface eleｍｅnt thrｏｕgh the noｎ-electriciｔy iｎto ｅｌectｒiciｔy d ｅtｅｃtｉon meｔhｏｄs, cｏmｂiｎed ｗｉth powｅr aｎd tｈe relationshiｐbetｗｅen the ｔemperａturｅ, we can ｃａlｃulate the teｍperatｕre value. In tｈis tｏpicｗiｌl introducｅa kind ｏf makｅｕse of the reｓｉsｔａｎce ｂr ｉｄgeｕnｂalanced ouｔｐｕt voltaｇe tｒaｎｓitｉon tｅmｐｅrature design. In the dｅsign,ｔｈe uｓe of AT89S seriｅｓｍicroconｔroｌlｅｒas tｈe contｒｏlｌｅr, ｃａlｃulａtｉoｎof plａtinｕm ｒesiｓｔaｎce（PT１０0) powe ｒand ｔemｐeratｕreｃonveｒsiｏｎ, and inｔhｅLＥＤdｉsplay ｔeｍperature. ?Ｋeyword:AT89Ｓ52 ＡDC0832
pt100 铂热电阻 设计原理： pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。 应用范围： 医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。 组成的部分 常见的pt1oo感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成 薄膜铂电阻：用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。 ================================================================================= Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，主要技术参数如下： 测量范围：-200℃～+850℃； 允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│）， B 级±（0.30＋0.005│t│）； 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； 允通电流≤ 5mA。 另外，Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。 铂热电阻的线性较好，在0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度。
应用领域 宽范围、高精度温度测量领域。如： 轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。 汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 常用电路图 R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。 放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。 注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。 铂热电阻阻值与温度关系为： 式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见Pt100 在常温0~100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。 Pt100 的分度表（0℃~100℃） 程序处理 一般在使用PT100 的温度采集方案中，都会对放大器LM358 采集来的模拟信号A V进行温度采样，即进行A/D 转
引言 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现．能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。本文就热电阻温度检测仪及其各个元器件的工作原理和设计进行介绍。 偏差报警单元在控制系统的偏差超出给定范围时，发出报警信号。本文就偏差报警单元工作原理进行介绍。
第一章四线制温度变送器 1.1 概述四线制温度变送器具有如下特点： ①在热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的输出信号和被测温度呈线性关系，便于指示和记录。 ②变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，并采取了安全火花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险场所的直流毫伏或温度信号。 图1 温度变送器结构方框图 变送器总体结构如图1所示。三种变送器在线路结构上都分为量程单元和放大单元两个部分，它们分别设置在两块印制电路板上，用接插件互相连接。其中放大单元是通用的，而量程单元则随品种、测量范围的不同而异。 方框图中，空心箭头表示供电回路，实线箭头表示信号回路。毫伏输入信号U i 或由测温元件送来的反映温度大小的输人信号E t 与桥路部分的输出信号U z 及反馈信 号U f 相叠加，送人集成运算放大器。放大了的电压信号再由功率放大器和隔离输出电路转换成统一的4—20mA直流电流J。和1—5V直流电压U。输出。 变送器的主要性能指标：基本误差为±0．5％；环境温度每变化25℃附加误差不超过±0．5％；负载电阻在0—100Ω范围内变化时，附加误差不超过±0．5％。
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北京奥维泰科技有限责任公司 版权所有，翻版必究 北京奥维泰科技有限责任公司 北京市海淀区上地信息路2号院2号楼3D 电话：(010) 传真：(010) 邮编：100085 述------------------------------------------------------ 3 2.标准铂电阻温度计的工作原理、分类和结构---------------- 3 3. 主要技术指标------------------------------------------5
4. 标准铂电阻温度计的使用方法及注意事项-------------------5 4.1温度计的检查--------------------------------------- 5 4.2温度计的检定--------------------------------------6 4.3温度计的测量--------------------------------------6 4.4测量结果的计算------------------------------------7 4.5计算方法举例---------------------------------------- 10 4.6温度计的维护与保管---------------------------------- 10 5.温度计可能出现的不正常现象及其应对措施--------------------- 10 6. 参考文献-------------------------------------------------12 附录一：0℃～720℃温区参考函数表 ----------------------------------13附录二：- 200℃～0℃温区参考函数表 ---------------------------------22 1. 概述 标准铂电阻温度计是1990年国际温标(ITS－90)规定的内插仪器，是目前技术条件下测温准确度最高、稳定性最好的测温仪器。标准铂电阻温度计是传递国际温标的计量标准器具。在检定各种标准水银温度计、精密温度计、工业铂、铜热电阻时作为标准器使用，也可直接用于高准确度的温度测量。 在我国，标准铂电阻温度计已得到广泛的应用。尤其是石英外护管二等标准铂电阻温度计，广泛应用于各级温度计量实验室的量值传递和精密测温。标准铂电阻温度计有二种外护管，石英外护管及金属外护管。石英外护管标准铂电阻温度计和金属外护管标准铂电阻温度计各有其优缺点。具体选择哪一种温度计，要根据用户
1 目的 规范铂、铜热电阻校准的操作，确保铂、铜热电阻的校准结果真实、可靠。 2 范围 本规程适用于-200℃~+850℃整个或部分温度范围使用的工业铂、铜热电阻的校准和使用中检验。 3 职责 工程设备部：负责按本规程执行铂、铜热电阻的校准及校准记录的管理。 4 定义 4.1 热电阻：由一个或多个感温电阻元件组成的，带引线、保护管和接线端子的测温仪器。 4.2 标称电阻值R0：热电阻（或感温元件）在0℃时的期望电阻值。其阻值通常有10Ω、50Ω、100Ω、500Ω、1000Ω，它由制造商申明并标于热电阻上。感温元件常以其标称电阻值表征，例如一个Pt100的感温元件，其标称电阻值为100Ω；Cu50的感温元件，其标称电阻值为50Ω。 4.3 温度/电阻表（分度表）：当R0为标称电阻值时，可根据函数关系制成相应的温度/电阻表（分度表）。铂热电阻标称电阻值为100Ω的分度表见表2。其他类型铂热电阻的分度表只要将该分度表中的电阻值乘以R0/100Ω即可（此处的R0为其他类型铂热电阻的标称电阻值）。铜热电阻分度表亦是如此得到。 5 内容 5.1 允差：允差等级是与有效温度范围相对应的。在有效温度范围内，热电阻的电阻值通过分度表查算出的温度t与真实温度的最大偏差不得超过表1给定的允差值。表1适用于任何标称电阻值的热电阻。对于特定的热电阻，若其有效温度范围小于该表规定的范围，应给予说明。 表1 热电阻的允差等级和允差值
5.2 温度/电阻关系 表2 Pt100铂热电阻的温度/电阻关系
表3 Cu100铜热电阻的温度/电阻关系 5.3 外观 5.3.1 热电阻各部分装配正确、可靠、无缺件，外表涂层应牢固，保护管应完整无损，不得有凹痕、划痕和显着锈蚀。 5.3.2 感温元件不得破裂，不得有明显的弯曲现象。 5.3.3 根据测量电路的需要，热电阻可以有两、三或四线制的接线方式，其中A 级的热电阻必须是三线制或四线制的接线方式。 5.3.4 每支热电阻在其保护套管上或在其所附的标签上至少应有下列内容的标识：类型代号、标称电阻值R0、有效温度范围、感温元件数、允差等级、制造商名或商标、生产年月。 5.4 校准条件 5.4.1 标准器
红外测温仪系统 1. 引言 温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周 辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。 图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 ex p 251-= -T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度；
热电阻温度计的结构和原理 其优点如下： 1、循环周期9～13秒，生产效率高，—条线年产标砖6000万块。 2、蒸养车可码放砖坯16层，有效利用蒸压釜，节约蒸压能耗23%。 3、整机布局结构紧凑，占地面积小，能节省土建投资成本达28%。 4、抓坯和码垛定位精度高，减少中间周转过程，提高制品的成品率。 5、自动化程度高，操作简单方便，实现单机单人操作。 热电阻温度计的结构和原理？ 热电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、 体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。负系数热敏电阻热敏电阻与普通热电阻不同，它具有
负的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值减小热敏电阻的阻值---温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。热敏电阻的应用是为了感知温度为此给热敏电阻以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后就可以求得温度。如能测得热敏电阻两端的电压，再知道参数和系数k，则可计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度。这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压温度变化的关系了。电阻温度计就 是把热敏电阻两端电压值经a/d转换变成数字量，然后通过软件方法计算得到温度值，再通过进行显示。 热电阻温度计的工作原理 热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。1、热电阻测温原
理及材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加 这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。2、热电阻的类型1）普通型热电阻从热电阻的测温 2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击； ③能弯曲，便于安装④使用寿命长。3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于bla--b3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。铠
MV_RR_CNG_0029 标准铂电阻温度计检定规程 1. 标准铂电阻温度计检定规程说明 编号 JJG 160—1992 名称 （中文）标准铂电阻温度计检定规程 （英文）Verification Regulation of the Standard Platinum Resistance Thermometer 归口单位 中国计量科学研究院 起草单位 中国计量科学研究院 主要起草人 王玉兰 (中国计量科学研究院) 批准日期 1992年6月15日 实施日期 1992年12月1日 替代规程号 JJG 160-89 适用范围 本规程适用于新制造、使用中及修理后的测量范围为0～419.527 ℃的标准铂电阻温度计的检定。 主要技术 要求 1 外观尺寸 2 结构 3 电阻特性 4 稳定性 5 热性能和其它性能 是否分级 否 检定周期（年） 2 附录数目 3 出版单位 中国计量出版社 检定用标准物质 相关技术文件 备注 2. 标准铂电阻温度计检定规程摘要 一 概 述 标准铂电阻温度汁(以下简称温度计)是根据金属铂的电阻随温度变化而变化的规律来测量温度的。 在0～419.527℃温区内，1990年国际温标(ITS－90) 采用标准铂电阻温度计作为温标的内插仪器，它使用一组规定的定义固定点和参考函数和相应的差值函数内插。 在0～419.527℃温区内，温度t 由下列公式确定： W r (t )＝C 0 f i ∑=9 1C i 〔(t /℃－481)/481〕i (1) t /℃＝D 0i ∑=9 1D i 〔(W r (t )－2.64)/1.64〕i (2) 116
工业铂、铜热电阻试题 单位姓名得分 一、填空（每题5分） 1．目前国际上采用的温标是温标，于起开始实行。 2．工业铂、铜热电阻的检定规程号为，其规定热电阻的检定周期最长不超过。 3．检定热电阻时，标准器选用；检定铜热电阻时，也可采用。 4．检定热电阻时，应选用成套工作的测温电桥或等精度的其它测量仪器；四点转换开关的接触热电势不得大于。 5．检定热电阻时，选用的油恒温槽其工作区域的垂直温差不大于；水平温差不大于。 6．检定工业铂、铜热电阻在100℃的电阻值时，恒温槽的温度偏离100℃之值应不大于，温度变化每10分钟应不超过。 7．二线制热电阻的电阻值偏差的检定，应包括的电阻值；测量其电阻时，应在，然后按接线测量。 8．在热电阻温度计中，R0和R100分别表示和时的电阻值。分度号为热电阻的R100/ R0 = 1.3851；分度号为热电阻的R100/ R0 = 1.4280。
二、选择题（请在正确的答案前打“√”，每题3分） 1．水的三相点是多少？ ℃℃℃℃2．在相同的温度变化范围内，分度号Pt100铂热电阻比Pt10铂热电阻变化范围大，因而灵敏度较： 高低一样 3．一般的情况，铜热电阻的测温范围比铂热电阻的测温范围： 宽窄一样 4．热电阻温度计是借金属丝的电阻随温度变化的原理工作的。下述有关与热电阻温度计配套的金属丝的说法，不合适的是： 经常采用铂丝也有利用铜丝也有采用镍丝 也有采用锰铜丝通常不采用金丝 5．温度越高，铂、镍、铜等材料的电阻值越 大小不变 三、简答题（每题5分） 1.检定热电阻时，通过热电阻的电流多大较为合适、为什么？ 2．简述铠装热电阻有什么的优点？
标准铂电阻温度计 试题 一、填空题： 1、在复现两相平衡固定点时，由于温度计的差异或不能精确地得到所需，将会发生对于给定温度有小的偏差。 2、冰点温度和水三相电温度之间约差0.01℃的原因是由于所含 和所处不同引起。 3、根据定律来定义的温度称为热力学温度。热力学温标一般是采用来实现的。 4、温度是反应分子的激烈程度。 温标是描述的表示方法。 二、选择题： 5、标准铂电阻温度计采用四线制形式的主要目的是。 （A）减少外界干扰造成的误差； （B）消除引线电阻和杂散电势带来的误差； （C）减小环境温度变化引起的误差； （D）配合专用电测仪器使用。 6、在适当的温度和压力条件下，物质可以不经过液相而直接从固相变为气相，这种转变叫做。 （A）沸腾（B）汽化（C）蒸发（D）升华 7、水三相点瓶制备好后的最初几小时中，温度计阱中测得的温度可能是。
（A）降得相当快，下降约万分之几开； （B）很快稳定下来； （C）升的相当快，上升约万分之几开； （D）有升有降，起伏变化； 8、热力学温标通常是用来实现的。 （A）基准的铂电阻温度计； （B）气体温度计； （C）基准光学高温计； （D）基准铂铑10-铂热电偶。 9、温度计在使用时都要有足够的插入深度，其主要目的室为了 （A）消除导热误差；（B）避免外界干扰； （C）稳定杂散电势；（D）消除辐射误差。 10、热力学温度的单位是开尔文，它定义为水三相点热力学温度的 。. （A）1/100；（B）1/273.15； （C）1/273.16；（D）1/273。 三、问答题： 11、什么叫自热效应？简述在铂电阻温度计复现定义固定点时自热效应的形成情况。
Pt100 薄膜铂电阻 发布时间：2010-12-23 | 浏览次数： 4194 产品编号：122311132616 产品名称：Pt100薄膜铂电阻 规 格：3.2×1.6×1.0 5.0×2.0×1.0 产品备注：用户有特殊要求，可在订货合同中注明。 产品类别：铂电阻元件 PT100A 薄膜铂电阻是由Heraeus 公司出厂.根据不同使用范围,传感器分为四组主要类型,用于超低温测量(始于 -196 °C),低温测量(到 +400 °C),中温测量(到 +600 °C)及高温测量(到 +1000°C)。为100, 200, 500, 1000 和 10000 Ohm 的电阻值可供使用。 原材料的化学稳定性,经检测的纯净度和均匀度为获得长期稳定性和在数千次测量循环中的重复测量性提供重要基础。 Heraeus 公司的特殊釉几乎使产品不受湿度,气候或其他环境的影响。在布线温度传感器元件这组产品中包括了特别微小的传感器类型,它用于内部直径很小的保护管中。 这一类产品中还包括带连接线的传感器,通过 HD 和 HA 薄膜技术系列的当前类型可替换常规的绕线铂金温度探针。Heraeus 公司凭借其广泛的知识基础可在任何时候根据客户需求特别开发用户定制产品。 一般技术信息
下面给出了一些参数的详细说明，他们在铂金薄膜传感器运行过程中对其产生影响: 测量电流和自热 电源电流会加热铂金薄膜传感器。所导致的温度测量误差按照下式计算： Δt = P*S P，功率损失= I2R S，自加热系数单位是K/mW。 数据表上指定了各个产品的自热系数。自热由铂金薄膜传感器和周围介质的热接触决定。如果对环境的热传导效率很高，则会得到较高的实测电流。铂金薄膜传感器未设置实测电流的下限。它们很大程度上取决于应用。 我们建议: 在100 Ohm: 最大值为 1 mA 在500 Ohm: 最大值为0.7 mA 在1000 Ohm: 最大值为0.3 mA 在2000 Ohm: 最大值为0.25 mA 在10000 Ohm: 最大值为0.1 mA 热反应时间 热反应时间是铂金薄膜传感器在与电阻变化起反应时而发生温度变化所需的时间，电阻变化符合一定比例的温度变化。DIN EN 60751 建议采用的时间能达到50 %和90 %的变化。t0.5和t0.9是指数据表中0.4 或2.0 m/s的水流和空气流。如要换算到其他介质和温度，可在VDI/VDE 3522手册的帮助下实施。 根据DIN EN 60751得出100Ω铂金温度传感器的 基本值 °C ΩΩ/°C °C ΩΩ/°C °C ΩΩ/°C °C ΩΩ/°C -200 18,52 0,432 70 127,08 0,383 340 226,21 0,352 610 316,92 0,320 -190 22,83 0,429 80 130,90 0,382 350 229,72 0,350 620 320,12 0,319 -180 27,10 0,425 90 134,71 0,380 360 233,21 0,349 630 323,30 0,318