RTD 电阻温度特性建模

图 1 中的蓝色曲线显示了根据 DIN/ IEC 60751标准构建的 100 Ω 铂 RTD 的电阻-温度特性。该标准要求传感器在 0 °C 和 100 °C 时分别表现出 100 Ω 和 138.5 Ω。

RTD 电阻-温度特性图。

    图 1. RTD 电阻-温度特性图。

另一方面，图 1 中的绿色曲线显示了 S 型热电偶的输出电压。目视检查表明 RTD比热电偶更具线性（您可以更轻松地识别 S 型热电偶在 100 °C 至 300 °C 温度范围内与直线的偏差）。通过绘制上述曲线的斜率可以地显示这两种传感器类型的非线性行为。图 2 中绘制的斜率曲线显示了这些传感器的灵敏度如何随温度变化。

显示传感器随温度变化的斜率曲线。

    图 2. 显示传感器随温度变化的斜率曲线。图片由Analog Devices提供   

为了获得线性响应，我们期望灵敏度曲线在感兴趣的温度范围内变化。RTD 和热电偶都不是完美的线性；然而，RTD 往往提供更线性的响应。在上面的示例中，RTD 的灵敏度从 0 °C 到 800 °C 变化约 25%，而热电偶的塞贝克系数变化约 83%。

RTD 温度系数或“Alpha 参数”
   
由于 RTD 是一种相当线性的设备，因此可以使用称为“alpha”参数或 RTD 温度系数的单个值来指定其电阻温度特性。阿尔法参数 (α) 定义为 0 ℃ 至 100 ℃ 温度范围内每单位温度电阻的平均变化除以 0 ℃ 时的标称电阻值。从数学上来说，可以通过应用以下等式找到该参数：

    [a=frac{R_{100}-R_{0}}{100TImes R_{0}}]

其中 R 100和 R 0分别表示 100 ℃ 和 0 ℃ 时的传感器电阻。α的单位是Ω/Ω/°C，而纯金属的温度系数在0.003至0.007 Ω/Ω/°C范围内。请记住，少量杂质可以显着改变金属的温度系数。
   
通过温度系数表征 RTD
   
不同的组织采用不同的温度系数作为标准，以采用一致的方式来表征 RTD。1983 年，IEC（国际电工委员会）采用了 DIN（德国规范研究所）100 Ω 铂 RTD 标准。该标准称为 DIN/IEC 60751，或简称为 IEC-751，定义了 100 Ω、0.00385 Ω/Ω/°C 铂 RTD 的温度与电阻。根据 IEC-751 构建的 100 Ω 铂 RTD 在 0 °C 时的电阻必须为 100.00 Ω，在 0 到 100 °C 之间的平均电阻温度系数 (TCR) 为 0.003850 Ω/Ω/°C。

铂 RTD 的另一个常见温度系数值为 0.003923 Ω/Ω/°C，符合 SAMA（科学仪器制造商协会）标准。下面的表 1 列出了一些其他 RTD 标准的参数。我们将很快讨论该表中的 A、B 和 C 值的含义。

    表 1. RTD 温度系数标准的三个示例。使用的数据由TI提供   

标准温度系数(a)A乙C*   

DIN 437600.003850Ω/Ω/°C3.908×10 -3-5.8019×10 -7-4.2735×10 -12
0.003911Ω/Ω/°C3.9692×10 -3-5.8495×10 -7-4.2325×10 -12
ITS-900.003926 Ω/Ω/℃3.9848×10 -3-5.870×10 -7-4.000×10 -12
   
目前，DIN/IEC-751 是大多数国家公认的行业标准；但是，您仍然需要查阅 RTD 数据表，以确保设备是按照哪种标准构建的。如果您使用的 RTD 与您的测量系统不一致，则测量结果可能会出现重大误差。