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如何选择PT100温度传感器

铂电阻温度传感器(PRTs)在-200到850 °C的测量范围内能够提供优秀的测量精度。标准的传感器可以从制造商那里获得,并且附有准确的说明书和相关的应用配件。与热电偶不同的是他不需要采用特殊的线缆来实现与传感器的连接。工作原理是测量铂金元件的电阻。                   

最常用的一种型号(PT100)在0 °C和100°C时分别具有100欧姆和138.4欧姆的电阻值。也有一些PT1000型号的传感器在0°C时分别具有25欧姆和1000欧姆的电阻值。温度和电阻值之间的关系在一个比较小的温度范围内可以看成是成线性关系的:例如,如果假设在0到100°C范围内是线性的,那么误差在50°C时是0.4°C。在精密测量中,必须让两者的关系线性化以测量出精确的温度值。有关电阻值和温度值之间的关系的一个最新的定义是国际温度测量标准(ITS-90)。

可在软件中采用Pico信号调节器自动解决线性化的问题。线性化的相关等式为:

Rt = R0 * (1 + A* t + B*t2 +C*(t-100)* t3)

其中:A = 3.9083 E-3
B = -5.775 E-7
C = -4.183 E -12 (0 °C以下), 或者
C = 0 (0 °C以上)

对于PT100的传感器,温度值变化1°C会引起0.384欧姆的电阻值的变化,所以就算是一个非常小的电阻值测量误差(例如,连接传感器缆线的电阻值)都会引起一个巨大的温度测量误差在精密工作中,传感器有四天导线——其中两条用于传感器的电流传输,另外两条用于测量传感器两端的电压值。你也可以获得具有三线传感器,

但是这种元件是假设了三条导线的电阻值是一样的 电流通过传感器会产生一定的热量:例如,1mA的电流通过一个100欧姆的电阻时会产生100µW的热量。                                               如果传感器元件无法散发这些热量,读取的温度值将会偏高。可以采用较大型号的传感器或者保证传感器与测量环境有良好的接触两种方法来减少这种误差。1mA的测量电流仅可产生一个100mV的电压信号。因为一摄氏度的温度变化所引起的电阻值的变化是非常小的,甚至在测量传感器两端电压的小小误差都会产生一个较大的温度误差。例如,一个100µV的电压测量误差将会产生0.4°C的温度误差。相似地,一个1µA的电流测量误差将会产生0.4°C的温度误差。

因为测量信号很小,所以必须保证把测量的所有导线与电线,电机,开关设备以及其他一些可能产生噪声的设备。采用屏蔽的导线,与屏蔽的大地接同一端,这样可以减少干扰。                       当采用长导线时,必须检查测量装备是否可以处理导线的电阻值。大部分的装置在每一个节点上,都可以处理高达100欧姆的电阻值探头和导线的型号必须与相关的设备相匹配。主要的问题是测量温度范围和暴露于流体(腐蚀性的或者传导性的)或者金属中。普通的导线焊接点不可以工作在170°C的环境中。

传感器制造商提供了一个大的使用范围, BS1904  B级别(DIN43760):这种传感器在0°C具有±0.3 °C的测量精度。对于更高的精度,BS1904 A级别有±0.15 °C的测量精度或者是tenth-DIN传感器有±0.03 °C的测量精度。像Isotech这些公司,他们可以到达标准的0.001精度。                       

请记住,以上只是描述了传感器本身的精度你必须还要考虑测量系统所带来的误差。相关的精度标准是IEC751和JISC1604-1989.IEC751为PRT传感器的导线定义了相关的彩色编码:连接于同一端的一条或者两条导线标识为红色,连接于另外一端的导线标识为白色。

博主
daq@hkaco.com
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