如何做到精確地測量探頭的電阻

使用RTD或熱敏電阻測量溫度實際上是電阻的測量。 RTD和熱敏電阻隨溫度改變其電阻。一旦測量了探針的電阻，并且假設已知電阻作為溫度的函數，則可以計算探針的溫度。該功能由溫度探頭制造商提供，或者可以通過表征獲得。所以，這是困難的部分，所有人都要做的就是準確地測量探頭的電阻。

LTC2983以比例意義執(zhí)行電阻測量。原則上，已知的電阻R SENSE 用作“測量棒”，測量探針的未知電阻RT 。因此，“測量棒”的精度直接影響RT 測量，并由此影響溫度測量的準確性。顯而易見的方法是使用最好的“黃金標準”，閃亮的“測量棒”。如果存在這樣的話，它很可能是非常昂貴的。已經存在的精密電阻已經很昂貴，即使它們并不完美。

因此，需要考慮以下因素：不完美的R SENSE 導致多少錯誤可以讓我的系統(tǒng)容忍？通常可以容忍更多的錯誤，“閃亮”越少，可以使用更便宜的R SENSE 。

但是，RSENSE準確性或缺乏準確性會導致整體系統(tǒng)錯誤？以下處理旨在幫助解決這個問題。

LTC2983根據比率測量計算RTD探頭的電阻R T ：電流I S 被推過一堆電阻R SENSE 和R T ，電壓V 1 和V 2 如圖1所示，同時檢測電阻器。

以電壓V 1 和V 《表示電流I S sub》 2 ，阻力R SENSE 和R T ，并且操縱表達式得到：

（1）

（1）中的計算由LTC2983自動執(zhí)行。然后內部存儲的查找表（LUT）用于將R T 轉換為溫度讀數T。

為了評估電阻器容差對溫度測量的影響，用I和R表示V 1 和V 2 。另外，假設RTD探針在其行為中是理想的，并且R SENSE 電阻偏離其標稱值ε：

（2）

其中：

R 0 是RTD探頭在0°C時的電阻

α是RTD探頭的溫度系數

T是溫度RTD探頭的°C°。

R SENSE 是連接到LTC2983的R SENSE 電阻的標稱值

R SENSE_REG 是進入LTC2983配置寄存器的R SENSE 電阻的編程值

ε是R SENSE 電阻器誤差

通常，設計人員將R SENSE 和R SENSE_REG 設置為相等。然后通過使用泰勒級數展開：

（3）

并使用它來進一步簡化R T ：

（4）

（4）中的表達式給出R T 作為溫度和檢測電阻器誤差ε的函數。但典型的系統(tǒng)規(guī)范表達了溫度方面的準確性。因此，要將R T 轉換為LTC2983測量的溫度，T M ，請使用RTD特性的線性近似值：

（5）

T M 簡直相等RTD探頭的溫度T，由檢測電阻器誤差ε引起的貢獻修正。將該誤差貢獻表示為溫度誤差T E ：

（6）

表達式（6）啟用系統(tǒng)方法來折衷系統(tǒng)規(guī)范，T E ，與組件規(guī)格，ε。

示例

考慮一個所需溫度的系統(tǒng)誤差界限為0.25°C。該系統(tǒng)使用PT-1000 RTD探頭作為溫度傳感器，溫度測量范圍為0°C至150°C。 RTD通過長引線連接到LTC2983。 R SENSE 與LTC2983位于同一外殼內，此外殼內的溫度不會超過50°C。

簡單地說，系統(tǒng)溫度讀數誤差受限于：

（7）

（6）中的等式可以轉換為產生檢測電阻器誤差限制，如下：

（8）

PT-1000探頭的標稱電阻為1kΩ，其溫度系數α=0.00385Ω/Ω°C。 RTD的最高溫度為T = 150°C。將這些值代入（8）給出允許的最大檢測電阻誤差：

（9）

檢測電阻器誤差由其容差決定，用％，和電阻溫度系數（TCR），表示為ppm /°C：

（10）

容差和TCR規(guī)格由電阻器制造商提供。 ΔT是電阻器工作溫度與標稱值的偏差?？紤]使用具有以下規(guī)格的VISHAY FOIL S系列電阻器：

R NOMINAL =1000Ω

容差=±0.005％

TCR =±2ppm /°C

數據表指定25°C時的電阻標稱值。因此，在外殼中，檢測電阻器與標稱溫度的偏差最多為25°C。然后分數檢測電阻誤差最多：

（11）

這個結果已經比在（9）。但為了完整起見，繼續(xù)將ε轉換為RTD探頭溫度為150°C時的系統(tǒng)誤差：

（12）

（12）中的結果只是重新生成結果（ 11），但就絕對溫度誤差而言。由于選定的R SENSE 在0.25°C的目標溫度誤差范圍內產生良好的結果，因此可以放寬公差和/或TCR規(guī)范，這表明R SENSE 的成本較低。