铂电阻PT100温度传感器基础知识

温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性（如电阻、电压变化等特性）来间接测量，通过研究发现，金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。

铂电阻的温度系数TCR

按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。TCR=(R100-R0)/（R0×100），其中

铂电阻的温度/电阻特性

-200，0℃  Rt=R0（1+At+Bt2]；Rt在t℃时的电阻值；R0在0℃时的电阻值，TCR=0.003851时的系数值如下：

铂电阻的测量误差

铂电阻的误差数据表（绝对值）

铂电阻传感器的稳定性

铂电阻传感器有良好的长期稳定性,典型实验数据为：在400℃时持续300小时,0℃时的最大温度漂移为0.02℃。

铂电阻的自热和测试电流

常规产品的测试电流:Pt100为1mA, Pt1000为0.5mA,实际应用时测试电流不应超过允许值，例如Pt100当测试电流为1mA时，温升为0.05℃;当测试电流为5mA时，温升为2.2℃,并且自热温升的数据同产品的结构也有很大的关系，如保护管的直径，内部填充物的种类，测试条件等。

铂电阻传感器的引出导线

两线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。

三线制：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响，但分析可见，采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。

四线制：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，通过计算得出电阻值。

铂电阻传感器的保护管

保护管的作用是为了保护温度传感器感温元件，不使其与被测介质直接接触，避免或减少有害介质的侵蚀，火焰和气流的冲刷和辐射，以及机械损伤，同时还起着固定和支撑传感器感温元件的作用。在轻微腐蚀和一般工业应用中，304和316（316L）是用得最为广泛的不锈钢保护管材料，在我国由于考虑成本，321不锈钢也被大量使用。

铂电阻传感器的响应时间

在温度阶跃变化时，温度传感器的输出变化至量程变化的50%所需要的时间称为热响应时间，用τ0.5表示。影响τ0.5的因素与保护管材料、直径、壁厚有关，而且还与其结构形式、安装方法、置入深度以及被测介质的流速、种类有关。下表为不同直径保护管的热响应时间（材质为不锈钢，水流速度为1m/s，测试数据为参考值）

绝缘电阻

常温绝缘电阻的试验电压可取直流10～100V任意值，环境温度在15～35℃范围内，相对湿度应不大于80%，常温绝缘电阻值应大于100MΩ。

公称压力

一般是指在常温下，保护管所能承受的不至破裂的静态外压。承压数值的大小同保护管的材料、直径、壁厚、焊缝强度等密切相关，例如直径4mm壁厚0.5mm的不锈钢管，常规产品可以承受10MPa的压力，经过特殊处理也可承受40Mpa的高压。

综合误差

温度传感器在测量过程中的主要误差来源：传感器对分度表的误差；绝缘不良引起的误差；线路电阻引起的误差；测量仪表的误差以及传热误差、动态相应误差、干扰误差等。其中有些误差是在一定条件下才会出现，并且通过一定措施是可以消除和减小的。

测量结构

装配式铂电阻：装配式铂电阻由外保护管、延长导线、测温电阻、氧化铝装配而成，产品结构简单，适用范围广，成本较低，绝大部分测温场合使用的产品均属装配式。

铠装铂电阻：铠装铂电阻由电阻体、引线、绝缘氧化镁及保护套管整体拉制而成，顶部焊接铂电阻，产品结构复杂，价格较高，比普通装配式铂电阻的响应速度更快，抗震性能更好，测温范围更宽，并且长度方向可以弯曲，适用于刚性保护管不能插入或需要弯曲测量的部位测温，但必须注意的是由于顶部是测温元件所在位置，所以其端部30mm是不得弯曲的。

Pt100分度表

铂电阻分度表见附件，备注：Pt1000的分度表用Pt100的分度表乘以10， Pt500的分度表用Pt100的分度表乘以5即可。

旧机械制图标准与现行管螺纹代号的对应关系

铂电阻传感器的导线规格

常用温标转换公式

国际温标T：T=(t+273.15)K；

华氏温标n：n=(9/5t+32)OF；其中t为摄氏温标：℃。