关于PT100如何获取更高的测量精度

everbaggio

       目前PT100铂电阻温度传感器主要分为薄膜式和绕线式两种，薄膜式成本低，其测量精度精度相对较低，稳定性不如绕线式好。绕线式结构上分为内绕式和外绕式，如图所示，目前常见的一般是内绕式，外绕式是将铂丝直接烧结在陶瓷或者玻璃骨架上，因此抗冲击和振动的性能比较好。


以下方法主要适用于A级陶瓷骨架内绕式PT100铂电阻获取更高的测量精度。
注：该方法仅为个人经验，特此声明，如有错误，欢迎批评指正！
首先介绍以下PT100计算的基本公式，以下两个公式是等同的，根据个人习惯选择使用，我个人认为用α、β、δ定义的公式更为直观，只是显得相对复杂些，其中α对应就是电阻温度系数。
------- 公式1
-------公式2
       在温度传感器没有单独校准的情况下，计算时通常选择R0=100，α=0.003851，β=1.49979，δ=0.1086，根据测量得到的电阻值计算出相应的温度。
    实际上，对于每一只PT100温度传感器，其α、β、δ都可以通过测量几个固定点温度计算得到，使用计算得到的α、β、δ代入公式进行计算，可以将PT100温度传感器的测量精度提高到0.05℃（-60℃~100℃范围内），更宽的温度范围尚未通过实验验证。
    具体步骤如下：
    1、α系数
    测量α系数，需要标定两个温度点，分别为0℃和100℃，将0℃时PT100的电阻值表示为R(0℃)，将100℃时PT100的电阻值表示为R(100℃)，此时α系数可以通过下式得到。
    α=[R(100℃) - R(0℃)]/R(0℃)
       2、δ系数
    求得α系数后，参见公式1，在t>0时，只要在一个已知的温度点下测量到的其电阻值，代入公式1，就可以计算出δ系数。一般选取在50℃下进行测量。
    3、β系数
    在求得α和δ系数后，参见公式1，在t<0时，只要在一个已知的温度点下测量到的其电阻值，代入公式1，就可以计算出β。一般选取在-40℃或-20℃下进行测量。
    完成以上测试后，就得到了对应于被测铂电阻的α、β、δ系数，在进行电阻-温度转换时，将以上系数代入公式1，可以大大提高PT100温度传感器的测温精度。
    以上测试需要的设备：低温恒温槽（测试-40℃、0℃、50℃）、恒温油槽（测试100℃）、二等标准铂电阻（测得标准温度）、相应的电测设备（3458 7081或测温电桥等）。
    对于一般的测温需求，可以只测量α和δ系数，可以保证在（0℃~100℃）的测温精度。

    目前国外的资料上，PT100温度传感器除了A级和B级以为，还有更高精度的分别标识为1/3B级和1/10B级，其精度分别为±0.1℃和±0.03℃，以上精度的电阻必须专门订货，一般很少见到，我也没有实测过以上两种级别的PT100，我个人认为，从工艺的角度，要想批量生产1/3B和1/10B级的PT100难度很大，因此目前在售的该级别的PT100有两种可能性，一是从大量的A级PT100中筛选出来，筛选的指标尽量符合R0=100，α=0.003851，β=1.49979，δ=0.1086，这样每只PT100不需要包含特殊的校准系数，二是进行校准后附带R0、α、β、δ值进行销售。

飞雪千里

好文章，谢谢楼主分享，收藏了。

7732

很好，请再介绍些高精度的测量电路[s:31]

longshort

好文，欣赏了！

lymex

很好的方法。但有两点：
1、公式2里的B2，少了个t，实际上应为B*t^2。
2、我个人喜欢用A、B、C常数，原因是C常数本身非常小（-4.183E-12），使得即便负温度下使用正温度的2次公式（即忽略C），误差也非常小。例如在-40度下误差不超过0.01度，-50度下也不到0.02度，这已经远小于Pt100的误差了。因此，利用A、B、C参数，在温度不是很低的情况下，不仅无需修正C，甚至连C都可以不要，可以直接用正温度的公式，即只有A、B两个参数。这样，在计算修正值的时候，只有两个参数，还简单。A、B两个参数的修正值的计算，见这里第6贴：https://bbs.38hot.net/read.php?tid=7964
另一方面，在-50度下即便能测试，其误差也较大，得到的C误差太大，还不如用缺省的。

只抽555

据说半导体测温计测量速度比较快，但是我这里有只半导体测温计变化速度不是很快，远不如普通热电偶，比如放在100度开水里测试，热电偶几秒钟就上升到90多度，再过稍长的时间，稳定显示99.6度就不再上升。而半导体测温计一直以固定的速度数字上升速度明显慢多了，测量值都是很准，100.1度不再上升。