pt100原理与应用

3.1.1温度的采集测量温度的传感器很多，常用的有热电偶、红外辐射温度计、金属热电阻传感器等。1、测温传感器的比较（1）热电偶热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。工作原理：当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为T0，称为自由端（也称参考端）或冷端，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。热电偶的技术优势：热电偶测温范围宽，性能比拟稳定；丈量精度高，热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响；热响应时间快，热电偶对温度变化反响灵活；丈量范围大，热电偶从-40~+1600℃均可连续测温；热电偶性能牢靠，机械强度好。运用寿命长，装置便当。（2）红外辐射温度计在自然界中，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。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。（3）金属热电阻传感器金属热电阻简称热电阻，是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度。目前较为广泛应用的热电阻材料是铂、铜，它们的电阻温度系数在3~5×10-3/℃范围内。作为测温用的热电阻材料，希望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。工作原理：温度升高，金属内部原子晶格的震动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻力增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增大，称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。2、本课题中温度传感器的确定据需要，我们选用的温度传感器是Pt100铂金属温度传感器，此传感器是一种将根温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。（1）工作原理当Pt100在0摄氏度的时候的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。（2）主要参数测量范围：-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；允许电流：≤5mA精度等级：0.2级供电电源：+7.5~30V功耗小于0.1W表3-1Pt100金属温度传感器3、Pt100铂电阻温度传感器的测量转换电路图3-2Pt100铂电阻温度传感器的测量转换电路热电阻Rt用三根导线○1、○2、○3引至测温电桥。其中两根引线的内阻（r1、r4）分别串入测量电桥相邻两臂的R1、R4上，112443//RrRRrR（）（）。引线的长度变化不影响电桥的平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响而引起的测量误差。此连接方式的优势在于稳定性较好，灵敏度较高。由于元件的误差等原因，电桥存在微小的不平衡，因此必须在电桥中加入一个调零电位器，这里我们采用并联调零法，如图3-2中的RP2所示。根据实际需要，第一级放大电路采用具有一定扛共模干扰能力的减法差动放大电路，本设计中，选择低温漂放大器OP-7，如图3-2右半部分所示，放大倍数为11 fRKR（3-1）r1r4Pt1000%riR4R2R3R5R6RP250%RP150%R8UiUbdR11R12VCC—VEEC3C4R13C1CfRf温度℃电阻Ω-2092.16-1594.12-1096.09-598.040100.005101.9510103.9015105.85温度℃电阻Ω20107.7925109.7330111.6735113.6140115.5445117.4750119.4055121.32Uo2{Uo2=-RfR11RfR11=R13R12Cf=C2若希望输出电压Uo2=5.00v，则要求|K|≈54.1。