传感器参数检定 PT100测温 PT100电阻标定

传感器参数检定—

课程设计实验报告

学院：机电与信息工程学院

年级：2010级

专业：测控技术与仪器

摘要

本文首先简要介绍铂电阻PT100的特性以及测温的方法，在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过放大器进行温度信号的转换，将0～300℃温度

等价到0～2V电压输出。本设计采用了四线制铂电阻温度测量电路，通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0℃～300℃范围内准确测量。

关键词：

PT100 温度测量仪用放大器

Abstract

This article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and Amplifier, In addition, it designs a clock circuit modules to achieve real-time measurement of temperature.It can still improve the perform used four-wire temperature circuit and reduce the measurement eror.

Keywords:

PT100 Temperature Measures Instrument amplifier

前言

热电偶是目前接触式测温中应用十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料

的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。

非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。

由于本设计的任务是要求测量的范围为0℃～300℃，综合后续的电路，决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器。

系统的工作原理

首先用标准热电阻（PT100）对普通PT100进行标定，准确得到普通PT100的阻值与温度的关系；接下来设计放大电路，把PT100阻值的变化转换成0~2V 电压输出；再经过A/D转换，经过单片机简单处理，再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到数码管进行显示。

一、课题设计内容和要求

设计内容：首先用标准热电阻（PT100）对普通PT100进行标定，准确得到普通PT100的阻值与温度的关系；接下来设计放大电路，把PT100阻值的变化转换成0~2V电压输出；再经过A/D转换，经过单片机简单处理，进行相应的显示。

主要要求：0~300℃对应0~2V、掌握恒流源的设计、区别各种放大电路的利

弊、掌握四线制PT100的接线、以及动手绕制热电阻Cu50

（R=50Ω）。

二、硬件设计

一、对普通PT100进行标定

首先需要对普通PT100进行标定，恒温槽能在工作区域内提供恒定稳定的

温度，标定方法如下：

1、恒温槽加热，达到预定的温度；

2、将标准的PT100和普通四线制PT100分别插入两只试管；再分别深入恒

温槽中，然后同时记录两者的电阻值；

3、根据标准PT100的电阻值便能方便的测得普通四线制PT100所处的环境

温度；

4、根据温度T和电阻R绘制图线，得到函数关系式；

5、重复测量，得到回程误差等静态参数。

实验测得平均数据如下：

数据1

恒温槽温度40 45 50 57 58 59 60 标准PT100温度40.46 45.58 50.44 57.16 58.35 59.31 60.36 标准PT100阻值29.30554 29.8644 30.348 31.0147 31.1332 31.228 31.3326 普通pt100阻值116.1 117.998 119.872 122.529 122.882 123.256 123.663

数据2

恒温槽温度65 70 80 90 100 110 120 标准PT100温度65.29 70.1 80.08 89.91 99.72 109.64 119.52 标准PT100阻值31.8203 32.296 33.2792 34.2465 35.208 36.1766 37.1396 普通pt100阻值125.546 127.392 131.198 134.954 138.694 142.815 146.55

运用matlab得到标准PT100电阻R与温度T关系如下