热电阻测量电路的研究与比较.pdfVIP

磙弘 热 电隘测量电路 的研 究与比较 热电阻测量电路的研究与比较 陈 弘 (沈阳市质量技术监督局，辽宁 沈阳110179) 摘 要：本文研究比较了热电阻二线、三线和四线制接线方式下，平衡电桥法、非平衡电桥法、恒压法及恒流法四种典型测量电路的实现方式。对非平衡电 桥法和恒压法给出了电路参数的校准方法，并分析了恒流法实现高精度测量的可行性。 关键词：热电阻；线制；电桥；恒流源 中图分类号：TB977 文献标识码 ：A 国家标准学科分类代码 ：470．40 StudyandComparisionforThemalResistanceM easurementCircuit ChenHong 1 引言 采用二、三及四线制接线方式对热电阻的阻值进行 采集换算 ，可实现温度的测量。常用的热电阻传感器包 括：Ptl00，Ptl000及Cu50。工业铂热电阻PRT测量范围： (一200～850)℃，标称温度系数 a：3．851*10～，PtlO0 对应阻值(18．52～390．48)Q，Ptl000对应阻值(185．20— 3904．81)FZ；工业铜热 电阻 CRT测量 范 围：(一50～ 150)cCl，标称温度系数 a=4．280*10～，Cu50对应阻值 图 1 两线制平衡 电桥测量 电路 (39．24 82．13)Q。对热电阻测量包括 ：平衡 电桥法、非 平衡电桥法、恒压法和恒流法四类采集 电路。传统实验 室计量检定多采用电桥法，现场数字仪表多采用恒流法 或恒压法。高精度测量领域采用四线制接线方式，而工 业现场多采用三线制接线方式。 2 电桥法 图 1和图2为两线制及三线制平衡电桥测量电路， 通过调节可变 电阻 R1，当检流计中无电流通过时，电桥 Rl 达到平衡，根据电桥平衡原理： 图2 三线制平衡电桥测量电路 R1·R3=R2·(Rt+RL1+RL2)／／]~线制 令 R2=R3，则 R1=Rt+RL1+RL2 (R1+RL3)·R3=R2·(Rt+RL1)／／三线制 令 R2=R3，且 RL1=RL3，则 R1=Rt 采用三线制电桥测量电路，当连接导线电阻相等时，可 消除连接导线影响，两线制接线无法消除引线电阻影响。 图3为四线制平衡电桥测量电路，多用于对标准热 电阻的精密测量。开关触点2分别处于触点3和触点 1 位置时，使电桥分别达到平衡，通过计算可以消除四根接 Rl 线的阻值影响，准确的得出热电阻阻值。 图3 四线制平衡电桥测量 电路 R2·(Pc+皿 1)=R3·(R1+RL4)／／f~点 1 收稿 日期：2013—11—15 《计量与阚试技,／：)2014羊第41卷第3期 令 R2=R3，则 +RL1=R1’+RL4 热电阻接线方式电路图。四线制接法也叫做 kelvin电阻 R2·RL1=R3·(Rt+R1+础4)／／角虫点 3 测量法，用一对导线接电流源 ，另一对导线接 电压表或 令 R2=R3，则 RL1=Rt+R1”+RL4 AD采集端，由于电压表内部阻抗非常高(Mr)级)，远远 即：Rt=(R1’一R1”)／2 大于电压测定回路的其