铂电阻测温元件测温解析
铂热电阻原理
铂热电阻原理铂热电阻是一种常用的温度传感器，它利用铂金材料的电阻与温度之间的关系来测量温度。
铂热电阻具有精度高、稳定性好、线性度高等优点，因此在工业控制、实验室研究以及其他领域得到了广泛的应用。
铂热电阻的工作原理主要基于铂金材料的电阻温度特性。
随着温度的升高，铂金材料的电阻值也会相应增加，这种变化是呈线性关系的。
因此，通过测量铂热电阻的电阻值，就可以准确地推算出所测温度的大小。
在实际应用中，铂热电阻通常被制成细丝或薄膜的形式，这样可以更好地与被测物体接触，提高测量的准确性。
此外，铂热电阻的结构设计也会影响其测量性能，例如长度、直径、绕线方式等都会对其灵敏度和响应速度产生影响。
铂热电阻的测量原理可以简单描述为，当铂热电阻与被测物体接触后，受到被测物体温度的影响，其电阻值发生变化。
通过将铂热电阻连接到一个恒流源电路中，测量电路中的电压变化，就可以得到铂热电阻的电阻值。
再根据铂热电阻的温度-电阻特性曲线，就可以准确地计算出被测物体的温度。
铂热电阻在温度测量中具有很高的精度，通常可以达到0.1摄氏度甚至更高的精度。
这使得铂热电阻成为很多精密温度测量领域的首选传感器。
同时，铂热电阻的稳定性也很好，长期使用下来，其性能几乎不会发生变化。
除了在常规温度测量中的应用外，铂热电阻还可以用于温度补偿、温度控制以及温度监测等方面。
在工业生产中，铂热电阻可以与控制系统相结合，实现对温度的精准控制，保证生产过程中的温度稳定性，提高生产效率和产品质量。
总的来说，铂热电阻作为一种高精度、高稳定性的温度传感器，具有非常广泛的应用前景。
它的工作原理简单清晰，测量精度高，稳定性好，因此在各种温度测量和控制领域都具有重要的地位。
随着科技的不断发展，铂热电阻的性能和应用范围还将进一步扩大，为各行各业提供更加可靠、精准的温度测量解决方案。
深入了解铂热电阻参数
深入了解铂热电阻参数温度检测已经广泛应用于我们的生活与工业现场中，测温电路的精准性愈发重要，该如何提升测温电路的准确性？本文将以热电阻测温方案为例，从热电阻的选型参数出发，为大家简单阐述提升测温准确性的方向。
铂热电阻具有良好的长期稳定性和精度，是常用的工业测温传感元件。
近年来，薄膜印刷生产工艺使得贵金属铂的用量减少，铂热电阻成本大幅度下降，逐步被普及应用。
铂热电阻在与后级电路搭配使用时，关注其标称电阻、温度系数、精度等级三个基本参数，我们可以决定铂热电阻的选型，了解温度电阻转换特性、测量电流、接线方式这些参数可帮助我们尽可能少的引入额外电路误差，搭建精准的测温电路。
1.标称电阻标称电阻是铂热电阻在冰点0℃度时的电阻值。
标称电阻为100Ω的PT100最常用，也有标称电阻为200Ω、500Ω、1000Ω的PT200、PT500、PT1000。
2.温度系数温度系数TCR是铂热电阻在水的冰点和沸点之间每单位温度的平均电阻值变化。
不同组织采用不同的温度系数作为其标准，欧洲IEC60751和中国GB/T30121采用的温度系数为0.003851，美国ASTM E1137采用的温度系数为0.003902，0.003851目前是国内和大多数国家中认可的行业标准。
温度系数的计算过程如下，以PT100为例。
TCR= (R100-R0)/(R0×100)沸点100℃时的阻值R100=138.51Ω，冰点0℃时的阻值R0=100Ω，将差值38.51除标称电阻，再除100℃，结果就是平均温度系数。
3.精度等级IEC60751中规定了铂热电阻的精度等级、允许误差。
以A级铂热电阻为例，最大温度误差由两部分组成，0℃时的标称电阻值偏差导致的固定误差0.15℃，加上温度系数漂移引入的误差0.002×|T|。
其中T是实际温度测量范围，T不超过精度等级表中的应用温度范围-30~+300℃时，则铂热电阻不超出精度等级的允许误差。
标准铂电阻温度计自热效应评价方法及零功率修正
标准铂电阻温度计自热效应评价方法及零功率修正 国内标准铂电阻温度计主要生产工厂，通过试验得到标准铀电阻温度计在不同溫度下的自热效应数据，结合传统的“二电流法”测量方法，通过与零功率修正方法进行比较，分析标准铂电阻的自热效应引入的不确定度，给出自热效应评价方法以及零功率修正的意义。
该研究成果对量值传递可靠性及对实验室建标具有重要指导价值。
随着科学技术的进步以及生产工艺的提高，对温度测量的要求越来越高。
标准铂电阻温度计是一种重要的测温元件，具有响应迅速、准确度高、测温范围大等优点。
铂电阻温度计在测量时会产生焦耳热，该热量大部分被电阻体吸收而使其自身温度高于被测温度，这将导致测量误差，这种现象称为热电阻的自热效应。
自热效应造成的误差则由自热效应和标准铂电阻的散热系数决定。
在高精密测温中，主要考虑电阻型温度计的自热效应。
由自热效应引起的温度差一般比较小，可以用牛顿散热定律表示为P=k×(t-tω)，公式中，P为铂电阻的焦耳热功率；t为铂电阻自身实际温度；tω为传感器外部环境温度；k是散热系数，其单位为mW/℃。
因封装在石英管内的铂电阻自身温度不易直接测量，所以采用间接测量法，一般使用二电流法。
保持外界环境温度tω不变，对标准铂电阻温度计通以不同电流，在改变电流并经过一段时间待系统达到稳态后，测量其阻值R t，当电流增加时，焦耳热功率P=I2×R t，也随之增加，从而传感器的自身温度t有微小上升，导致其稳态阻值R t也将有微小增加。
从国家规程中可以得知，铂电阻温度电阻值相当接近于温度的平方函数：Wt=1+At+Bt2，在t=tω附近展开，保留到一阶项，得R t=R0(1+Atω+Btω2)+R0(A+Btω)(t-tω)，由式P=k×(t-tω)得t-tω=P/k，代入公式R t=R0(1+At ω+Btω2)+R0(A+Btω)(t-tω)，得可见，与Rt与I2Rt成线性关系。
铂电阻温度特性曲线图分析 浅谈铂电阻应用原理
从0℃开始到100℃，电路每变化5℃读一次数，得表14-1实验数据
结语关于铂电阻的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。
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设计稳压二极管稳压电路首先需要根据设计要求和实际电路的情况来合适的选取电
路元件，பைடு நூலகம்下参数是设计前必须知道的：要求的输出电压、负载电流的最小值和最大值（或者负载的最大值和最小值）、输入电压的波动范围。
基本放大电路
本设计没有采用电桥法测量铂电阻，是因为铂电阻测温采用单臂电桥，单臂电桥本身存在一定的非线性，为了避免电桥引入的非线性，所以采用放大电路测温。
铂电阻测温的整体测量电路如图14-6所示，它由上节所介绍的各部分电路所组成，其中RW1用于基本放大电路调零，RW2用于调线性，RW3用于调节电压放大倍数。D1为稳压值为10V的稳压二极管，其最大直流电流为143mA。下面我们来对电路进行分析，并确定电路的参数。1）稳压环节分析
将图14-6所示的稳压环节的输出端接一个负载电阻，如图14-7所示。为了确定这一负载电阻的大致范围，将与稳压环节相连的放大电路的输入端改接一个10V的直流源，然后对电路进行传递函数分析，其设置如图14-8所示，将新加入的直流源作为输入源（图中的vv11），电路的总输出端作为输出节点，接地端作为参考节点。传递函数分析的结果如图14-9所示，输入阻抗约为1.8KΩ。
（1）-200℃《t《0℃时，RPt100=100［1+At+B +Ct（t-100）］（2-1）
（2）0℃≤t≤850℃时，RPt100=100（1+At+B）（2-2）
标准铂电阻温度计
标准铂电阻温度计标准铂电阻温度计是一种用于测量温度的传感器，它利用铂电阻的温度特性来实现温度测量。
铂电阻温度计具有高精度、稳定性好、线性度高等特点，因此被广泛应用于工业自动化控制、科学研究、医疗设备等领域。
本文将介绍标准铂电阻温度计的工作原理、特点以及应用领域。
工作原理。
标准铂电阻温度计的工作原理基于铂电阻的温度特性。
铂电阻的电阻值随温度的变化而变化，且变化规律符合一定的数学关系。
通过测量铂电阻的电阻值，就可以推算出被测温度的数值。
标准铂电阻温度计通常采用四线制连接，以消除引线电阻对测量结果的影响，保证测量精度。
特点。
标准铂电阻温度计具有以下特点：1. 高精度，铂电阻的温度特性非常稳定，可以实现较高的测量精度。
2. 稳定性好，标准铂电阻温度计在长期使用过程中，其性能基本保持不变。
3. 线性度高，铂电阻的电阻值与温度之间的关系近似线性，便于进行温度补偿和校准。
4. 范围广，标准铂电阻温度计可覆盖较广的温度范围，通常从-200℃至+850℃。
应用领域。
标准铂电阻温度计广泛应用于以下领域：1. 工业自动化控制，在工业生产过程中，需要对温度进行精确控制，标准铂电阻温度计可以满足这一需求。
2. 科学研究，在科学实验和研究中，温度是一个重要的参数，标准铂电阻温度计可以提供准确的温度数据。
3. 医疗设备，医疗设备对温度要求严格，标准铂电阻温度计可以用于体温计、温度控制器等医疗设备中。
总结。
标准铂电阻温度计是一种精密的温度传感器，具有高精度、稳定性好、线性度高等特点，被广泛应用于工业自动化控制、科学研究、医疗设备等领域。
通过测量铂电阻的电阻值，可以准确地获取被测温度的数据，满足各种应用场景的需求。
随着科学技术的不断发展，标准铂电阻温度计将在更多领域发挥重要作用。
热电阻温度测量原理
热电阻温度测量原理
热电阻温度测量原理是基于热电效应的原理进行的。
热电效应是指当两种不同金属连接形成闭合回路时，如果两个连接点的温度不同，会产生电势差。
热电阻温度测量利用了这个原理，将热敏电阻（PT100）作为测温元件。
热电阻的工作原理是通过测量电阻随温度变化的关系来确定温度。
PT100是一种白金电阻，其电阻值随温度的变化服从国际标准的“Pt100”温度-电阻转换关系。
该关系表明，当温度升高时，PT100的电阻值也会增加。
这种关系是稳定和可重复的，使得PT100成为常用的热敏电阻元件。
具体的测量方法是将PT100连接到电路中，形成一个闭合电路。
当电路中有电流通过时，根据热电效应，PT100的两个端点会产生一个电势差。
这个电势差可以通过测量电路中的电压来确定。
由于PT100的电阻值与温度成正比关系，根据测得的电势差和PT100的温度-电阻转换关系，就可以准确地确定温度。
为了提高测量的精确度，常常采用一些校准方法，例如使用冰点温度或沸点温度来进行校准。
这样可以确保测量结果的准确性。
总的来说，热电阻温度测量原理是基于热电效应的原理，通过测量电势差和温度-电阻转换关系来确定温度。
热敏电阻
PT100作为测温元件，可以提供稳定和可靠的温度测量结果。
铂电阻温度传感器
Pt100 Pt1000 -200～420 （BA1、BA2）
Cu50
-50～100
保护管 材料
不锈钢 1Cr18Ni9Ti
316 316L
直径 d mm Φ16 Φ12 Φ16 Φ12 Φ12
热响应时间 τ0.5 S ≤90 ≤30 ≤90 ≤45 ≤120
北京普莱而得机电技术有限公司 电话 010 ８２３５８３３１ 传真 010 ８２３５８３３０
压力的 1.5 倍，实际上，允许公称压力不仅与保护管材料、直径、壁厚有关，而且还与其结 构形式、安装方法、置入深度以及被测介质的流速、种类有关。
热响应时间 在温度出现阶跃变化时，铂电阻的输出变化至量程变化的 50%所需要的时间称为热响应
时间，用τ0.5 表示。
铂电阻绝缘电阻 常温绝缘电阻的试验电压可取直流 10～100V 任意值，环境温度在 15～35℃范围内，相
铂电阻温度传感器
铂电阻温度传感器（Ⅰ）
φ
金属壳封装 STT-R 系列
L
针状 STT-P 系列
尺 寸㎜
φ
L
2.4
10
3.0
15
3.0
20
5.0
30
6.0
30
φ
L
3.0
100
传感器
φ
M
L
螺纹安装 STT-S 系列
L
带保护管螺纹安装 STT-T 系列
L
带航插连接 STT-C 系列
M
φ
M
φ
φ20
L
70
33
直径 d mm Φ16 Φ12 Φ16 Φ12 Φ12
热响应时间 τ0.5 S ≤90 ≤30 ≤90 ≤45 ≤120
铂电阻测温原理
铂电阻测温原理一、引言铂电阻是一种常用的温度传感器，广泛应用于工业生产和科学研究中。
铂电阻测温原理是基于铂电阻材料的电阻随温度变化的特性进行测量的。
二、铂电阻材料铂电阻材料是一种由高纯度的铂金属制成的电阻元件。
在常温下，它的电阻值非常小，大约只有几十欧姆。
但随着温度升高，它的电阻值会逐渐增大。
这种变化是由于铂金属晶格结构发生变化所致。
三、铂电阻测温原理1. 铂电阻与导线连接后形成一个回路。
2. 当回路中通过一定大小的直流或交流信号时，会在回路中产生一定大小的电压。
3. 根据欧姆定律，回路中通过信号产生的电流与回路中总体积和导体间距离成反比例关系。
4. 当环境温度升高时，由于铂金属晶格结构发生变化，其内部自由电子运动受到限制，从而使得导体间距离增大。
5. 当导体间距离增大时，回路中通过信号产生的电流减小，从而使得回路中产生的电压降低。
6. 通过测量回路中的电压变化，可以计算出铂电阻材料的电阻值，从而推算出环境温度。
四、铂电阻测温的优点1. 铂电阻具有较高的精度和稳定性。
2. 铂电阻在较宽的温度范围内都能够提供准确的测量结果。
3. 铂电阻对环境干扰较小，能够在恶劣环境下正常工作。
五、铂电阻测温的应用1. 工业生产：铂电阻广泛应用于制造业中，例如在石油、化工、冶金等行业中进行温度控制和监测。
2. 科学研究：铂电阻也被广泛应用于科学研究中。
例如，在物理学和化学领域中进行实验时需要对环境温度进行精确控制和测量。
六、总结铂电阻是一种常用的温度传感器，其原理是基于铂金属晶格结构的变化对电阻值的影响进行测量。
铂电阻具有精度高、稳定性好、干扰小等优点，在工业生产和科学研究中得到广泛应用。
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模拟电子技术课程设计报告书
信息工程学院
设计题目：
模拟电子技术课程设计指导书（2007版）95页 题目23 铂电阻测温元件测温 性能指标：若铂测温电阻元件作为电桥的一个桥臂，当测温范围为0～200℃时，需要放大电路输出0～5V 电压，试设计该放大电路。
该测温电桥采用1mA 的电流源供电。
一、 电路结构及原理说明
本铂电阻测温电路由四部分组成：基准电压源电路、恒流源电路、测温桥及放大电路。
电路的框图如下：
2. 恒流源电路：用于产生-1mA 的恒定电流，为测温桥供电。
3. 测温桥及放大电路：铂电阻在0～200℃时的阻值发生变化，测温桥用于将阻值的变
化转化为电压的变化（即ΔV ）；放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV ）放大，使其满足性能要求。
放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。
二、 参数计算及元件选择
图一
1. 基准电压源的计算
I R4
I R5
I R3
电路如图一所示，输出电压Vout=5V ，稳压管选择Uz=3.3V 的1N5913B ，取稳定电流约为1～2mA ，选取Vs=12V 。
根据同相比例电路，有：
Vout=（1+R2/R1）Vz
Vz=3.3V ，故有R2/R1=0.515，选取R1=33k Ω，得R2=17k Ω 令R4=1.0k Ω，则I R4=（Vout-Vz ）/R4=1.7mA
设I R3=I D =0.2mA ，则I R5=0.4mA ，且R3/(R5+R4)Vs ＞VD+Vz=0.7+3.3=4V 选择R5=R3=20k Ω，满足稳压管工作的条件。
2. 恒流源的计算
图二
电路如图二所示，经分析可知，Iout=-(R3+R4)V1/R1/R5，由于基准电压源Vout=5V ，故选取R1=R2=10k Ω，R3=R4=20k Ω，得Iout=-1mA 。
3. 测温电桥的计算
如图三可知，
ΔV=
选R1=R2=100k Ω，
依据Pt100=0.1(1+at-bt 2-ct 3(t-100)) （k Ω） 其中a=3.90802e-3，b=5.80195e-7，c=0，t 为摄氏温度 得出t=0℃时，Pt100=0.100k Ω
t=100℃时，Pt100=0.13851k Ω t=200℃时，Pt100=0.17584k Ω
当t=0℃时，令Rw=0.100k Ω，使得ΔV=0V ；t=200℃时，计算得ΔV=-0.037868V
4. 放大电路的计算
+ ΔV _
I=1mA
图三
R2+Rw R1+Pt100
I R1-I R2
R1+R2+Pt100+Rw R1+R2+Pt100+Rw I R1(Rw-Pt100)R1+R2+Pt100+Rw
Iout
电路如图四所示，由于性能要求t=200℃时，Vout=5V ，又ΔV=-0.037868V ， 故放大电路的电压放大倍数为：Au=Vout/ΔV=-132.04
选取第一级差动放大器的电压放大倍数为Au1=33，令R1=R2=10k Ω，得R3=R4=330k Ω 故第二级放大器的电压放大倍数为Au2=Au/Au1=4.02，令R5=10k Ω，得R7=40.2k Ω，平衡电阻R6=R5∥R7=8k Ω。
5. 由于OP07芯片的温度漂移较小，性能较好，故集成运放选用OP07。
四、 电路仿真
1. 基准电压源的单独仿真：
由理论计算可知，R2=17k Ω，但仿真时放大倍数达不到要求，仅能输出4.56V ，需要增大R2来增大输出电压，经过反复调试，最终选择R2=21.6k Ω，此时输出电压Vout=5.002V ，误差为E=(Vout-V)/V ×100%=0.002/5×100%=0.04%，精确度较高。
Vout
图四
+ ΔV _
2.恒流源的单独仿真：
当单独仿真恒流源时，输出电流Iout满足性能要求。
3.放大电路的单独仿真：
当放大电路接t=200℃，ΔV=-0.037868V时，由理论计算，R6=40.2kΩ时，Vout=5.022V，精度稍有不足，经过调试，选择R6=40.0kΩ，此时Vout=4.997V，误差E=(V-Vout)/V×100%=0.003/5×100%=0.06%，精度较高。
4.整体电路仿真：
如图，仿真时，对R3的阻值进行调整，使恒流源输出电流尽可能接近-1mA，最终确定
R3=22.7kΩ，此时I=-1.002mA；对Rw进行调整，使Pt100=100Ω时，Vout尽量输出为零，最终确定Rw=100Ω，同时确定R21=40.2kΩ，使得Pt=175.84Ω时，Vout=5.000V。
令温度变化时,Pt100电阻阻值为线性变化,可得下表一，由计算可知，t=200℃时，误差为0%，符合性能要求。
近似可得每升高(5-0)/200=0.025V温度升高一摄氏度。
5.误差产生的分析：
本次仿真产生误差的主要原因为：1.集成运放采用实际运放OP07AH，而理论分析采用实际运放的性能参数，实际运放的输入电阻，输出电组，失调电流，失调电压等会造成误差；
2.没有对运放进行调零设计，仅通过电阻值的调整来调整电路性能，仍有误差存在；
3.稳压管使用1N5913B，是实际稳压管，对基准稳压电路的性能会有影响；
4.恒流源设计并不精确，对输出电流的精度产生影响，最终造成输出电压的误差。
表一：仿真情况
图五：Pt=100Ω时的仿真情况
图六：Pt=175.84Ω时的仿真情况
五、主要元件参数和元件列表
基准电压源恒流源测温电桥放大电路运放OP07AH运放OP07AH运放OP07AH运放OP07AH V112V R510kΩRw100ΩR1610kΩR120kΩR610kΩR11100kΩR1710kΩR2330kΩR710kΩR13100kΩR18330kΩR322.7kΩR810kΩPt100铂电阻R19330kΩR4 1.0kΩR910kΩR2010kΩR1220kΩR1010kΩR2140.2kΩD1虚拟二极管R228kΩ稳压管1N5913B
六、总结
1.通过本次模拟电子技术课程设计，巩固了模拟电子技术课程中学习的理论知识，例
如同相比例电路﹑反相比例电路﹑实际运放﹑稳压管等知识；
2.通过在网络中寻找实际元件参数，锻炼了自己阅读技术资料的能力；
3.初步掌握了Multisim2001用于模拟电子技术的仿真方法，初步了解了计算机辅助设
计的方法；
4.通过参阅参考文献，了解了更多关于铂电阻测温传感器的知识；
5.本次课程设计还有相当多的不足和缺点，例如：仿真设计时没有考虑稳定对其他元
件的影响；仿真是没有具体对实际运放进行失调电压和失调电流的调零；选取某些
电阻时使用的虚拟电阻，没有采用实际电阻，缺乏实用性；对误差的分析比较简单，希望通过本次课程设计，进一步掌握计算机辅助设计的能力，对本试验题目做进一
步改进。
七﹑参考文献
[1]. 太原理工大学信息工程学院自动化系. 模拟电子技术课程设计指导书. 太原理工大
学. 2007.5
[2]. 周凯. EWB虚拟电子实验室—Multisim 7 & Ultiboard 7电子电路设计与运用. 电
子工业出版社. 2006
[3]. 华成英. 模拟电子技术基础(第四版). 高等教育出版社. 2006。