本文主要是關(guān)于鉑電阻的相關(guān)介紹，并著重對鉑電阻溫度特性曲線圖進行了詳盡的分析。

鉑電阻

鉑電阻，簡稱為：鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。它有PT100和 PT1000等等系列產(chǎn)品，它適用于醫(yī)療、電機、工業(yè)、溫度計算、衛(wèi)星、氣象、阻值計算等高精溫度設(shè)備，應(yīng)用范圍非常之廣泛。

組成部分

常見的Pt100感溫元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它們是由鉑絲分別繞在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再經(jīng)過復(fù)雜的工藝加工而成。

薄膜

薄膜鉑電阻：用真空沉積的薄膜技術(shù)把鉑濺射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以內(nèi)，用玻璃燒結(jié)料把Ni（或Pd）引線固定，經(jīng)激光調(diào)阻制成薄膜元件。

特性

導體的電阻值隨溫度變化而變化，通過測量其電阻值推算出被測物體的溫度，這就是電阻溫度傳感器的工作原理。Pt100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進行測溫，其溫度/阻值對應(yīng)關(guān)系為：

（1） -200℃《t《0℃時，RPt100=100［1+At+B +Ct（t-100）］ （2-1）

（2）0℃≤t≤850℃時，RPt100=100（1+At+B ） （2-2）

式中，A=3.90802× ；B=-5.80× ；C=-4.2735× 。

Pt100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測量范圍：-200℃～+850℃；允許偏差值△℃：A級±（0.15+0.002│t│），B級±（0.30+0.005│t│）；熱響應(yīng)時間《30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm；允通電流≤5mA。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點。

鉑電阻溫度特性曲線圖分析

金屬鉑電阻器性能十分穩(wěn)定，在-260～+630℃之間，鉑電阻用做標準溫度計；在0～+630℃之間，鉑電阻與溫度的關(guān)系如下：?

其中（0℃時電阻）R0=100，A=3.9684×10-3，B=?-5.847×10-7。

有了溫度與鉑電阻的關(guān)系式，我們可以建立以下的模型，如圖14-1所示。以V1代表溫度T，壓控多項式函數(shù)模塊用來實現(xiàn)上述函數(shù)，其輸出為電壓值，由鉑電阻的原理，模型模擬的應(yīng)是電阻值，所以再加一個比例系數(shù)為1的壓控電阻，因此輸出電阻值按算式隨溫度值的變化而變化。

測量電路組成與原理?：?當溫度變化時，熱電阻的阻值隨溫度的變化而變化。對溫度的測量轉(zhuǎn)化為對電阻的測量，可將阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化輸入測量儀表，通過測量電路的轉(zhuǎn)換，即可得被測溫度。測溫電路由以下4部分組成。??1）穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：?

穩(wěn)壓環(huán)節(jié)用于為后面的電路提供基準電壓，如圖14-2所示。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的輸出端接電壓跟隨器來穩(wěn)定輸出電壓。電壓跟隨器具有高輸入阻抗、低輸出阻抗的優(yōu)點。

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路是最簡單的一種穩(wěn)壓電路，它由一個穩(wěn)壓二極管和一個限流電阻組成。從圖14-3的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性曲線可以看到，只要穩(wěn)壓管的電流，則穩(wěn)壓管就使輸出穩(wěn)定在附近，其中是在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流下，所對應(yīng)的反向工作電壓。限流電阻的作用一是起限流作用，以保護穩(wěn)壓管；其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。

設(shè)計穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路首先需要根據(jù)設(shè)計要求和實際電路的情況來合適的選取電

路元件，以下參數(shù)是設(shè)計前必須知道的：要求的輸出電壓、負載電流的最小值?和最大值（或者負載的最大值和最小值）、輸入電壓的波動范圍。

基本放大電路?

?????本設(shè)計沒有采用電橋法測量鉑電阻，是因為鉑電阻測溫采用單臂電橋，單臂電橋本身存在一定的非線性，為了避免電橋引入的非線性，所以采用放大電路測溫。

矯正環(huán)節(jié)?

雖然在圖14-1的模型中溫度的二次項系數(shù)很小，但仍存在一定程度的非線性。圖14-6為鉑電阻測溫的總體電路。

其中由運放U3和電阻R8、R9、R15組成的反向比例放大器為電路引入負反饋，可使電路輸出的線形度變好。?4）輸出范圍的調(diào)節(jié)?

?鉑電阻的阻值小且變化范圍小，為了使輸出變化明顯，總體電路中又加上了反向比例放大電路，調(diào)節(jié)RW3的值可以調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍。?14.2.3?整體電路分析與設(shè)計?

鉑電阻測溫的整體測量電路如圖14-6所示，它由上節(jié)所介紹的各部分電路所組成，其中RW1用于基本放大電路調(diào)零，RW2用于調(diào)線性，RW3用于調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)。D1為穩(wěn)壓值為10V的穩(wěn)壓二極管，其最大直流電流為143mA。下面我們來對電路進行分析，并確定電路的參數(shù)。?1）穩(wěn)壓環(huán)節(jié)分析?

??????將圖14-6所示的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)的輸出端接一個負載電阻，如圖14-7所示。為了確定這一負載電阻的大致范圍，將與穩(wěn)壓環(huán)節(jié)相連的放大電路的輸入端改接一個10V的直流源，然后對電路進行傳遞函數(shù)分析，其設(shè)置如圖14-8所示，將新加入的直流源作為輸入源（圖中的vv11），電路的總輸出端作為輸出節(jié)點，接地端作為參考節(jié)點。傳遞函數(shù)分析的結(jié)果如圖14-9所示，輸入阻抗約為1.8KΩ。

下面我們來分析電壓跟隨器在電路中的作用。將圖14-7中運放的正輸入端接一個10V的直流電壓源，然后對修改后的電路進行傳遞函數(shù)分析，結(jié)果如圖14-12所示，可見電壓跟隨器具有很高的輸入阻抗和很低的輸出阻抗。

對圖14-7所示的電路進行參數(shù)掃描分析，觀察負載電阻R2變化對輸出電壓的影響。使R2在1Ω到10KΩ之間均勻的取10個值，然后對輸出節(jié)點22進行直流工作點掃描，結(jié)果如圖14-13所示。將圖14-7中的電壓跟隨器去掉，將負載電阻R2直接與穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的輸出端相連，然后仍按上面的設(shè)置對R2進行參數(shù)掃描分析，分析結(jié)果如圖14-14所示。比較圖14-13和圖14-14可知，由于電壓跟隨器的輸入電阻較大，則流過R1的電流基本全部流向穩(wěn)壓二極管，且電壓跟隨器隔離了負載電阻變化對二極管穩(wěn)壓電路的影響，所以加電壓跟隨器的穩(wěn)壓電路，在穩(wěn)壓范圍內(nèi)輸出電壓較穩(wěn)定，且約等于10V。

鉑電阻溫度特性分析?

在圖14-6的總測量電路中，對鉑電阻模塊進行直流掃描分析，觀察測量溫度與鉑電阻阻值的關(guān)系。直流掃描分析的設(shè)置如圖14-15所示，掃描電源為模擬測量溫度數(shù)值的電壓源V1，掃描范圍為0V～500V（即模擬0℃～500℃的變化），觀察節(jié)點2和15間的電壓差的變化（模擬鉑電阻的變化）。直流掃描分析的結(jié)果如圖14-16所示，其中實線為分析所得的數(shù)據(jù)，虛線為連接實線兩端點所得的直線，可見鉑電阻的阻值與溫度的關(guān)系存在非線性。因此需要調(diào)節(jié)RW2來調(diào)節(jié)負反饋的程度，從而矯正輸出電壓與溫度的非線性關(guān)系。

RW1作用分析?

將滑動變阻器RW1用一個任意大小的電阻代替，然后對該電阻進行參數(shù)掃描分析，觀察RW1變化時，輸出電壓在什么時候接近于零。RW1阻值的掃描范圍為1KΩ到100KΩ，從圖14-17的分析結(jié)果可知，RW1取大約90KΩ左右時，輸出端電壓才接近于零，所以應(yīng)取100KΩ的滑動變阻器來進行調(diào)零。最后調(diào)節(jié)滑動變阻器RW1使其兩端阻值約為93.1?KΩ。?

14.2.4實驗數(shù)據(jù)處理?

從0℃開始到100℃，電路每變化5℃讀一次數(shù)，得表14-1?實驗數(shù)據(jù)

結(jié)語

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