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±0.06Ω；B级R0=100±0.12Ω，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：
ΔU=−
2
E
R3ER3+R0+ΔR0
=
EΔR02(R3+R0+ΔR0
，
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。
电源电压的计算：
由于实验要求铂电阻的电流不超过5mA，考虑电源电压不应该超过5*（350+100）=2250mV=2.5V，实验时为保证电流不致太大，考虑将电源电压取为幅值为2V的交流电。
2、测取PT100温度传感器的有关数据（电压、温度变化量等）；计算非线性误差。 