PT100铂热电阻测温实验

实验四热电阻测温特性实验（请先仔细阅读温控仪操作说明）一、实验目的：了解热电阻的测温原理与特性。

二、基本原理：热电阻用于测温时利用了导体电阻率随温度变化这一特性，对于热电阻要求其材料电阻温度系数大，稳定性好、电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用的有铂电阻和铜电阻，热电阻Rt与温度t的关系为：R t=R0(1+A t+B t2)本实验采用的是Pt100铂电阻，它的R0=100Ω，A t=3.9684×10-2/℃，B t=5.847×10-7/℃2，铂电阻采用三线连接法，其中一端接二根引线主要为了消除引线电阻对测量的影响。

三、仪器设备：K型热电偶、Pt100铂热电阻、温度控制仪、温度传感器实验模板。

四、实验步骤：图4-1 Pt100热电阻测温接线图1、按图4-1接线，将Pt100铂电阻的三根线分别接入温度实验模板上“Rt”输入端的a、b 点，用万用表欧姆档测量Pt100三根线，其中短接的二根线接b点，另一端接a点。

这样Pt100与R3、R1、Rw1、R4组成一直流电桥，它是一种单臂电桥。

Rw1滑动端与R6相接，Pt100的b点接R5。

2、按下模块上的电源按钮，将R5、R6端同时接地，接上电压表（2V档），调节Rw3，使V02=0V。

3、恢复图4-1连接，调节Rw1再次使V02=0V（此时电桥平衡，即桥路输出端b和RW1滑动端之间在室温下输出电压为零）。

4、将热电偶插到温控仪两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套内），K型热电偶的自由端接到温控仪面板上的EK端，用它作为标准传感器，配合温控仪用于设定温度，注意识别K型、E型引线标记及正极、负极不要接错。

5、将Pt100插入温度控制器的另一传感器插孔中，设定温控仪温度值为50℃，当温度稳定50℃时，记录下电压表读数，重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出数显表指示的电压值与温度表指示的温度值，并将结果填入下表4-1。

内燃机测试技术试验实验PT100热电阻温度测量试验实验学时：2实验类型：基础型实验对象：本科生一．实验目的：1.了解热电阻温度测量基本原理。

2.了解PT100热电阻温度特性。

3.掌握PT100热电阻恒流温度测量电路实现和关键参数计算。

二．实验原理及设备说明1.热电阻温度测量基本原理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。

其中铂热电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。

金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构得杆式结构等。

金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。

工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。

薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。

其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金。

热电阻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。

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Rt=Rt0[1+α（t-t0）]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Rt=AeB/t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。

工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。

实验三十Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻测温特性与应用。

二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。

铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。

在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。

A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。

铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。

实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。

图30—2热电阻信号转换原理图图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；△V=V1所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。

式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。

P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。

传感器实验报告实验一Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的1．通过自行设计热电阻测温实验方案，加深对温度传感器工作原理的理解。

2．掌握测量温度的电路设计和误差分析方法。

二、实验内容1．设计PT100铂热电阻测温实验电路方案；2．测量PT100的温度与电压关系，要求测温范围为：室温～65℃；温度测量精度：±2℃；输出电压≤4V，输出以电压V方式记录。

3．通过测量值进行误差分析。

三、实验仪器、设备、材料主机箱、温度源、Pt100热电阻（2支）、温度传感器实验模板、万用表。

四、实验原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。

铂电阻是将～ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。

在0－650℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中：Ro系温度为0℃时的电阻值(本实验的铂电阻Ro＝100Ω)。

A＝×10－3／℃，B＝－×10－7／℃2。

铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。

)。

实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。

五、实验步骤1、用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线(同种颜色的线)设为1、2，另一根设为3，并测出它在室温时的大致电阻值。

2、在主机箱总电源、调节仪电源都关闭的状态下，再根据图1示意图接线，温度传感器实验模板中ａ、ｂ(Ｒt)两端接传感器，这样传感器(Rt)与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。

3、放大器调零：将图的温度传感器实验模板的放大器的两输入端引线(一根传感器引线、另一根桥路输出即Rw1活动触点输出)暂时不要引入，而用导线直接将放大器的两输入端相连(短接)；将主机箱上的电压表量程(显示选择)切换开关打到2Ｖ档，合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的RW2(逆时针转到底)增益电位器，使放大器增益最小；再调节RW3(调零电位器)使主机箱的电压表显示为０。

实验1 铂热电阻温度特性测试一、实验目的：了解铂热电阻的特性与应用。

二、实验仪器：智能调节仪、PT100（2只）、温度源、温度传感器实验模块。

三、实验原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

当温度变化时，感温元件的电阻值随温度而变化，这样就可将变化的电阻值通过测量电路转换电信号，即可得到被测温度。

四、实验内容与步骤1．学会用智能调节仪来控制温度：1)在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”，并按图1-1接线。

将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”，接加热器风扇电源，打开调节仪电源。

图1-1 智能调节仪温度控制接线图2)按键，进入智能调节仪设置菜单，仪表靠上的窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的设定值。

按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的设定值。

再按回到初始状态。

2．调节智能调节仪，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入另一只铂热电阻温度传感器PT100。

3．将±15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。

温度传感器实验模块的输出Uo2接实验台直流电压表。

4．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。

5按图2-2并将PT100的3根引线插入温度传感器实验模块中Rt两端（其中颜色相同的两个接线端是短路的）。

图2-2 铂热电阻测试5．拿掉短路线，将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值。

6．改变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。

直到温度升至1200C。

并将实验结果填入下表。

三、实验报告根据表1实验数据，作出U O2-T曲线，分析PT100的温度特性曲线，计算其非线性误差。

实验2 K型热电偶测温实验一、实验目的：了解K型热电偶的特性与应用二、实验仪器：智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。

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AV进行温度采样，即进行A/D 转换。

A/D 处理包括两方面内容，一是A/D 值的滤波处理，二是A/D 值向实际温度转换。

由于干扰或者电路噪声的存在，在采样过程当中会出现采样信号与实际信号存在偏差的现象，甚至会出现信号的高低波动，为了减小这方面原因造成的测量误差，在实际采样时采样18 个点，然后再除去其中偏差较大的两个点，即一个最大值和一个最小值,再对剩余的16 个点取均值，这样得到的A/D 转换结果比较接近实际值。

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 转换。

A/D 处理包括两方面内容，一是A/D 值的滤波处理，二是A/D 值向实际温度转换。

由于干扰或者电路噪声的存在，在采样过程当中会出现采样信号与实际信号存在偏差的现象，甚至会出现信号的高低波动，为了减小这方面原因造成的测量误差，在实际采样时采样18 个点，然后再除去其中偏差较大的两个点，即一个最大值和一个最小值，再对剩余的16 个点取均值，这样得到的A/D 转换结果比较接近实际值。

实验 Pt100热电阻测温特性实验一、实验目的：了解热电阻的特性与应用。

二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性。

热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0-630、74C以内，电阻Rt与温度t的关系为：Rt =R0(1+At+Bt2)R0系温度为0C时的铂热电阻的电阻值。

本实验R0=100C，A=3、9080210-3 C-1B=-5、10-7 C-2,铂电阻现是三线连接，其中一端接两根引线主要是为了消除引线电阻对测量的影响。

三、需用器件与单元：K型热电偶、Pt100热电阻、温度测量控制仪、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表、直流稳压电源15V 和2V。

四、实验步骤：1、差动电路调零接主控箱电源输出接主控箱数显表 Vi 地2V 图11-5 热电阻测温特性实验将温度测量控制仪上的220V电源线插入主控箱两侧配备的220V控制电源插座上。

首先对温度传感器实验模块的三运放测量电路和后续的反相放大电路调零。

具体方法是把R5和R6的两个输入点短接并接地，然后调节Rw2使V01的输出电压为零，再调节Rw3，使V02的输出电压为零，此后Rw2和Rw3不再调节。

2、温控仪表的使用注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。

3、热电偶的安装选择控制方式为内控方式，将K型热电偶温度感应探头插入“YL系列温度测量控制仪”的上方两个传感器放置孔中的一个。

将K型热电偶自由端引线插入“YL系列温度测量控制仪”正前方面板的的“传感器”插孔中，红线为正极。

4、热电阻的安装及室温调零将Pt100铂电阻三根引线引入“Rt”输入的a、b上：用万用表欧姆档测出Pt100三根引线中短接的两根线（蓝色和黑色）接b端，红色接a端。

这样Rt（Pt100）与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。

PT100铂热电阻测温实验(预习报告)一、实验原理1.铂热电阻工作原理铂热电阻的电阻值可以随温度而上升，因而可以用来测量温度。

铂电阻用来测量温度有很多其它金属所无法比拟的优点：温度和电阻的关系接近于线性关系，偏差极小，且性质稳定，不随时间和化学环境的变化而有明显的变化，可靠性好，热响应时间短。

PT100铂热电阻是指该电阻在0摄氏度的时候电阻值为100欧。

2.实验设计电路目前使用铂热电阻测量温度的主要方法有电桥式和恒流源式，目前用于气象温度测量的主要是恒流源式的方法。

因为本实验的目的主要在于探究铂电阻在测温中的应用，所以在这里我把两种方案都讨论一下。

首先是恒流源式的铂电阻测温电路，其基本原理如图1所示图1恒流源式铂电阻测温电路恒流源与铂电阻组成电流回路，放大器和铂电阻组成电压回路。

电流回路中的电流是恒定的，当铂电阻的电阻值随温度发生变化时，其两端的电压会发生相应的变化，放大器是输入阻抗极大的集成电路，因此电压回路中的电流极小，铂电阻两端的电压可以经过很长的导线传输而几乎没有损失，消除了导线电阻的影响，放大器的输出经过A/D转换器即可转换为相应的数字信号。

在这种检测电路中，对恒流源以及A/D转换电路参考电压的准确度和稳定性要求比较高，会给最后的温度测量带来一定的误差。

如图2 所示为我设计的恒流源图2我设计的恒流源1该恒流源输出可调，可以控制测量系统的灵敏度，输入输出关系为I out =V in −0.7R 1推导过程：由于运算放大器处于深度负反馈状态，所以有Vin=V1，三极管上压降大约为0.7V ，所以V2=Vin -0.7，由此流过电阻的电流为I e =V in −0.7R 1由于三极管的射极电流和集电极电流大致相等，所以有I out ≈I e =V in −0.7R 1上图所示的电路中输入电压在10V 的时候，输出电流为5mA 。

虽然上图中所示电路较为精确，不过因为输出没有接地，所以电压是浮空的。

实验二十四PT100 铂热电阻测温实验实验知识储备1．铂热电阻工作原理铂热电阻元件作为一种温度传感器，其工作原理是在温度作用下，铂电阻丝的电阻值随着温度的变化而变化。

温度和电阻的关系接近于线性关系，偏差极小且随着时间的增长，偏差可以忽略，具有可靠性好、热响应时间短等优点，且电气性能稳定。

铂热电阻是一种精确、灵敏、稳定的温度传感器。

铂热电阻元件是用微型陶瓷管、孔内装绕制好的铂热电阻丝脱胎线圈制成感温元件，由于感温元件可以做得相当小，因此它可以制成各种微型温度传感器探头。

可用于-200～+420℃范围内的温度。

2．PT100 设计参数PT100 铂电阻A 级在0℃时的电阻值R0=100±0.06 Ω；B 级R0=100±0.12 Ω，PT100铂热电阻各种温度对应阻值见分度表23-1。

PT100R 允许通过的最大测量电流为5mA，由此产生的温升不大于0.3℃。

设计时PT100上通过电流不能大于5mA。

图2-1-1铂电阻的温度特性实验目的1．通过自行设计热电阻测温实验方案，加深对温度传感器工作原理的理解。

2．掌握测量温度的电路设计和误差分析方法。

实验内容1．设计PT100 铂热电阻测温实验电路方案；2．测量PT100 的温度与电压关系，要求测温范围为：室温～65℃；温度测量精度：±2℃；输出电压≤4V，输出以电压V方式记录。

3．通过测量值进行误差分析。

实验步骤1、完成系统方案设计；实验方案初步设定为如下：图2-实验方案电路图电阻阻值计算：考虑图中电路，当铂电阻变化ΔR时，电桥电压：，只有当R3取很大时才能保持线性。

故取R3为350欧姆，R1和R2以及电位器选用仪器上的变阻器，通过调整使节点1和节点2对应的电压差为零，这样当铂电阻受温度的影响发生变化时就会引起节点间的电压差，在实验时，考虑到差动放大器可以临时调节放大倍数，所以此处放大器只作为更进一步调节的备用元件。

通过调零以及放大倍数的调整，使得实验的数据满足本实验的要求，温度变化一度时电压变化约在0.08v左右。

实验三十四 Pt热电阻测温实验一 实验目的了解热电阻的特性与应用。

二 基本原理利用倒替电阻随温度变化这一特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，而稳定，电阻率高，带扭转与温度之间最好有线性关系。

常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=R0(1+At+Bt2)R0系温度为0℃时的电阻。

本实验R0=100℃。

A=3.9684×10-2/℃，B=－5.0847×10-7/℃2,铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。

四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。

本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。

三 需用器件与单元P t100铂电阻（温度模板上）、1A恒流源、温度控制单元（温控器——、温度传感器实验摸班、数显单元、万用表。

四 实验步骤1． 将温度模块中的实验P t100接入a、b间，把b、c连接起来，这样，R1、R2、R3、R4、R W1、P t100就组成了一种直流单臂电桥，再把R W2逆时针旋到底（增益最小）。

2． 把温度模块的±15V和主控箱的±15V输出连接起来，差动放大器的V0与主控箱的电压表相连，再将差动放大器的输入端与地短接，调节R W3使差动放大器的输出为零。

3． 按图1连接好线，在端点a与地之间加+5V的直流电源，按图5—1将电桥的输出与差动放大器相连，温度控制起的SV窗口设定为50℃（设置方法见附录2）。

然后调节R W1使电桥平衡，即使差动放大的输出为零。

图1 Pt100热电阻测温实验接线图在50℃的基础上，以后每隔5℃设定一次，即△t4．=5℃，读取数显表值，将结果填如下表。

表1T(℃)V（mV）5. 根据上表计算P t100的非线性误差.五 实验注意事项加热器温度不能加热到120℃以上,否求选用热电阻？1． 根据书眼所得的数据，做出传感器的二乘法做拟合直线，计算该传感器得非2．传感器有哪些优缺点。

实验三十Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻测温特性与应用。

二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。

铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。

在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。

A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。

铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。

实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。

图30—2热电阻信号转换原理图图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；△V=V1所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。

式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。

P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。

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 转换。

A/D 处理包括两方面内容，一是A/D 值的滤波处理，二是A/D 值向实际温度转换。

由于干扰或者电路噪声的存在，在采样过程当中会出现采样信号与实际信号存在偏差的现象，甚至会出现信号的高低波动，为了减小这方面原因造成的测量误差，在实际采样时采样18 个点，然后再除去其中偏差较大的两个点，即一个最大值和一个最小值，再对剩余的16 个点取均值，这样得到的A/D 转换结果比较接近实际值。

内燃机测试技术试验实验PT100热电阻温度测量试验实验学时：2实验类型：基础型实验对象：本科生一．实验目的：1.了解热电阻温度测量基本原理。

2.了解PT100热电阻温度特性。

3.掌握PT100热电阻恒流温度测量电路实现和关键参数计算。

二．实验原理及设备说明1.热电阻温度测量基本原理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。

其中铂热电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。

金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构得杆式结构等。

金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。

工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。

薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。

其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金。

热电阻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。

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Rt=Rt0[1+α（t-t0）]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Rt=AeB/t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。

工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。