PT100 铂热电阻标定的试验装置与过程介绍

摘要：在降温条件下对PT100铂热电阻和铜-康铜热电偶标定系数的试验研究。结果显示：PT100标定结果为一次线性方程，标定系数k值都近似为1，b值都近似为0，不需要标定可直接使用；铜-康铜热电偶因标定系数b值较大，必须标定使用。
 
       温度传感器广泛应用于科学研究领域和实际工程，目前较多使用的温度传感器主要分为两类：热电偶和热电阻。其中，PT100 铂热电阻（以下简称PT100）体积小巧、结构简单、防水抗震、稳定性好；铜- 康铜热电偶根据热电势之差测温，具有在低温下工作性能良好，性价比高的特点。PT100 和铜- 康铜热电偶较多应用于地铁隧道等地下空间冻结法施工中冻结体的自动化监测。

PT100 铂热电阻的电阻值与温度之间一一对应，两者存在正比例单调函数关系[3-4]：
Rt=R0[1+At+Bt2+C（t-100）t2] -200℃＜t＜0℃
Rt=R0 （1+At+Bt2） 0℃＜t＜850℃
      由上述铂电阻的电阻值和温度函数关系可看出，铂电阻的电阻值和温度对应关系式并不是始终一致，在0 ℃前后发生改变。选用铂电阻开展地下工程岩土冻结法施工监测时，土由正温逐渐冻结降为负温，土中水发生相变后对土的温度测量需要切换计算公式：先根据温度选择计算公式，测量得到电阻值，然后反解公式得到测点温度，而且式中参数A、B、C 在特定情况下仍需要修正[5]，较为繁琐。Datataker（DT）是一种极为先进的数据采集仪，PT100 配合DT 使用，DT 测得电阻值后可自动根据进行换算直接得到对应温度，非常方便。本文开展±20 ℃范围内降温条件下，利用DT 对PT100 铂电阻和铜- 康铜热电偶进行试验标定修正和对标定结果进行分析对比。
1 试验概况
1.1 试验装置
     试验系统，见图1，由温度传感器、DT 数据采集

仪、水银温度计、冷浴降温设备、PC 端监测软件等组成。铜- 康铜热电偶，分度号为T 型，灵敏度可达到16~38μV/K。PT100 铂电阻，规格为装配式、二线制，精度达到0.1 ℃。水银温度计精度0.1 ℃。试验方案设计见表1。
1.2 试验过程
       试验过程和方法见下：1） 在冷浴降温设备内装入酒精溶液作为冷媒，设定降温设备使酒精溶液温度保持在20 ℃；2） 将四只PT100 和2 只铜- 康铜热电偶编号，两类温度传感器探头紧密绑扎在水银温度计测温端周圈成簇状，同时测量酒精溶液中心位置同一测温点的温度，传感器及水银温度计通过磁力吸座固定；3）启动冷浴设备，酒精溶液环向循环流动使溶液温度场各处一致，酒精温度连续降至器读数由DT 数据采集仪PC 端监测软件实时读出，每间隔30 s 记录保存一次水银温度计和温度传感器测温值