铂热电阻(Pt100, Pt1000)作为一种常用的温度传感器,因其精度高、线性度好、稳定性高等优点被*应用于工业生产、科学研究等领域。 准确测量温度的关键在于能够根据铂热电阻的阻值变化推算出对应的温度值。本文将结合具体例题,详细讲解如何利用铂热电阻的分度表、Callendar-Van Dusen 方程等方法计算铂热电阻的阻值。
铂热电阻的工作原理基于金属铂的电阻温度效应。 在一定的温度范围内,铂的电阻值会随着温度的升高而呈线性增加。 通过测量铂电阻的阻值变化,就可以间接测量温度。
常见的铂热电阻主要有 Pt100 和 Pt1000 两种类型。 Pt100 表示在 0℃ 时电阻值为 100Ω, Pt1000 表示在 0℃ 时电阻值为 1000Ω。
查表法是*简单、*直观的计算方法。 铂热电阻的分度表列出了不同温度下对应的电阻值。 使用时,只需查找与测量温度对应的电阻值即可。 例如,根据 Pt100 的分度表,当温度为 25℃ 时,其电阻值为 109.56Ω。
查表法的优点是简单方便,但缺点是精度有限,且只能查询到分度表中已有的温度值。
Callendar-Van Dusen 方程是一种*的铂热电阻阻值计算方法,其表达式为:
``` R(t) = R(0) * [1 + A*t + B*t*(t - 100)] (t ≥ 0℃) R(t) = R(0) * [1 + A*t + B*t*(t - 100) + C*(t - 100)*(t/100)^3] (t < 0℃) ```
其中:
R(t) 为温度 t℃ 时的电阻值; R(0) 为 0℃ 时的电阻值(Pt100 为 100Ω,Pt1000 为 1000Ω); A、B、C 为铂电阻的温度系数,不同的温度范围对应不同的系数。Callendar-Van Dusen 方程可以精确计算不同温度下铂热电阻的阻值,精度可达 0.01℃。 该方法适用于需要*测量的场合。
为了方便计算,可以使用简化公式近似计算铂热电阻的阻值。 简化公式为:
``` R(t) = R(0) * (1 + α * t) ```
其中:
R(t) 为温度 t℃ 时的电阻值; R(0) 为 0℃ 时的电阻值(Pt100 为 100Ω,Pt1000 为 1000Ω); α 为铂电阻的温度系数,通常取 0.00385 或 0.00392。简化公式计算简单,但精度低于 Callendar-Van Dusen 方程。
例题: 一个 Pt100 铂热电阻,测得其阻值为 112.5Ω,求环境温度是多少?
查阅 Pt100 的分度表,找到与 112.5Ω *接近的电阻值,其对应的温度为 30℃。 因此,环境温度约为 30℃。
已知: R(t) = 112.5Ω, R(0) = 100Ω。 假设温度在 0℃ 以上,代入 Callendar-Van Dusen 方程(t ≥ 0℃),得到:
``` 112.5 = 100 * [1 + A*t + B*t*(t - 100)] ```
查阅相关资料,可得铂电阻在 0-660℃ 范围内的温度系数为: A = 3.9083 × 10^-3, B = -5.775 × 10^-7。 将系数代入上式,得到:
``` 112.5 = 100 * [1 + 3.9083 × 10^-3*t - 5.775 × 10^-7*t*(t - 100)] ```
解方程,可得 t ≈ 30.2℃。 因此,环境温度约为 30.2℃。
已知: R(t) = 112.5Ω, R(0) = 100Ω,α = 0.00385。 代入简化公式,得到:
``` 112.5 = 100 * (1 + 0.00385 * t) ```
解方程,可得 t ≈ 32.5℃. 因此,环境温度约为 32.5℃.
本文介绍了三种计算铂热电阻阻值的方法: 查表法、Callendar-Van Dusen 方程和简化公式。 查表法简单直观,但精度有限; Callendar-Van Dusen 方程精度高,但计算复杂; 简化公式计算简单,但精度低于 Callendar-Van Dusen 方程。 在实际应用中,应根据具体情况选择合适的计算方法。
需要注意的是,以上计算方法均是在理想情况下进行的。 在实际应用中,还需考虑连接导线的电阻、环境温度变化等因素对测量结果的影响,并进行相应的补偿才能得到更加准确的温度值。