PT100溫度變送器的正溫度系數補償

圖2. 為RTD額外增加了第3條線,能夠對線電阻進行補償。引線電阻具有相同特性。

圖3. 3線方案可以實現Kelvin檢測,消除了兩條連線的壓差。
具體應用中,PT100 RTD的連接方式可以采用2線、3線或4線制(圖1、2和3)。有多種模擬和數字的方法進行PT100 RTD的非線性誤差補償,例如,可以利用查表法或上述公式實現數字非線性補償。
查表法是將代表鉑電阻阻值與溫度對應關系的一個表格存儲在µP內存區域,利用這個表格將一個測量的PT100電阻值轉換為對應的線性溫度值。另一種方法是根據實際測量的電阻值,采用以上公式直接計算相關的溫度。
查表法只能包含有限的電阻/溫度對應值,電路的復雜程度取決于精度和可用內存的空間。為了計算某一特定的溫度值,需要首先確認最接近的兩個電阻值(一個低于RTD測量值,一個高于RTD測量值),然后用插值法確定測量溫度值。
例如:如果測試的電阻值等于109.73Ω,假設查詢表格精度為10°C,那么兩個最接近的值是107.79Ω (20°C)和111.67Ω (30°C)。綜合考慮這三個數據,利用下式進行計算:

以上數字補償的方法需要微處理器(µP)的支持,但是采用圖4的簡單模擬電路可以獲得高精度的非線性補償。該電路在-100°C時輸出電壓為0.97V,200°C時為2.97V。實現更寬范圍的測量時,例如:-100mV @ -100°C到200mV @ 200°C,需要增加合適的增益調節(量程)電路和偏移(失調)控制。

圖4. 該模擬電路對RTD進行線性化補償。
這種方法利用電阻R2的少量正反饋作用實現PT100的非線性補償,該反饋環路對應于較高的PT100阻值時輸出電壓略有提高,有助于傳輸函數的線性化處理:

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