铂电阻温度传感器实现线性测温方案的研究

郝桂青 李健飞

(中海油田服务股份有限公司，北京 101149)

0 引言

铂热电阻已被公认是温度敏感元件中准确度和重复性好的传感器。它具有测温范围大、稳定性好、示值复现性高和耐氧化等特点，常被用作国际标准温度计，并应用于各种测温场合。在智能温度检测中，温度测量电路的典型用法是前端采用不平衡电桥测量铂电阻随温度变化的毫伏信号输出，再经过放大和A/D转换，传送到单片机中进行运算和处理。但在这种检测电路中，由于不平衡电桥的非线性特性以及铂电阻的阻值和温度之间的非线性特性(在高温端尤其严重)，给最后的温度测量带来了很大的误差。本方案采用恒流源替代不平衡电桥，对传统的电路进行校正补偿，有效地解决了铂电阻和不平衡电桥的非线性误差问题，提高了测温精度。

1 铂电阻Pt100的电阻特性

按照国际电工委员会的铂热电阻技术标准，铂电阻Pt100在0～650℃范围内温度-电阻关系可采用函数 R(t)表示［1］，即:R(t)=R0(1+At+Bt2)，其中 Rt、R0分别为t℃和0℃时的铂电阻阻值，A=3.90802 ×10－3/℃，B= －5.80195 ×10–7/℃2，Pt100 的非线性特性曲线如图1所示。R(t)函数是一开口向下的抛物线［2］。其中曲线①为Pt100特性曲线，曲线②为线性化的理想直线。

图1 Pt100的非线性特性曲线Fig.1 Nonlinear characteristic curve of Pt100

由图1可以看出，在0～650℃测温范围内存在非线性项Bt2，且为负值，因而电阻的变化率随着温度的升高而下降。经理论计算，Pt100在0～500℃区间的非线性误差为1.29094%;在0～100℃的非线性误差为0.1%;特别是在250℃时铂电阻的非线性误差最大，达4%左右。所以在靠标定点的0～100℃小范围测温时，可以按线性处理。……