如何做到精确地测量探头的电阻

使用RTD或热敏电阻测量温度实际上是电阻的测量。 RTD和热敏电阻随温度改变其电阻。一旦测量了探针的电阻，并且假设已知电阻作为温度的函数，则可以计算探针的温度。该功能由温度探头制造商提供，或者可以通过表征获得。所以，这是困难的部分，所有人都要做的就是准确地测量探头的电阻。

LTC2983以比例意义执行电阻测量。原则上，已知的电阻R SENSE 用作“测量棒”，测量探针的未知电阻RT 。因此，“测量棒”的精度直接影响RT 测量，并由此影响温度测量的准确性。显而易见的方法是使用最好的“黄金标准”，闪亮的“测量棒”。如果存在这样的话，它很可能是非常昂贵的。已经存在的精密电阻已经很昂贵，即使它们并不完美。

因此，需要考虑以下因素：不完美的R SENSE 导致多少错误可以让我的系统容忍？通常可以容忍更多的错误，“闪亮”越少，可以使用更便宜的R SENSE 。

但是，RSENSE准确性或缺乏准确性会导致整体系统错误？以下处理旨在帮助解决这个问题。

LTC2983根据比率测量计算RTD探头的电阻R T ：电流I S 被推过一堆电阻R SENSE 和R T ，电压V 1 和V 2 如图1所示，同时检测电阻器。

以电压V 1 和V 《表示电流I S sub》 2 ，阻力R SENSE 和R T ，并且操纵表达式得到：

（1）

（1）中的计算由LTC2983自动执行。然后内部存储的查找表（LUT）用于将R T 转换为温度读数T。

为了评估电阻器容差对温度测量的影响，用I和R表示V 1 和V 2 。另外，假设RTD探针在其行为中是理想的，并且R SENSE 电阻偏离其标称值ε：

（2）

其中：

R 0 是RTD探头在0°C时的电阻

α是RTD探头的温度系数

T是温度RTD探头的°C°。

R SENSE 是连接到LTC2983的R SENSE 电阻的标称值

R SENSE_REG 是进入LTC2983配置寄存器的R SENSE 电阻的编程值

ε是R SENSE 电阻器误差

通常，设计人员将R SENSE 和R SENSE_REG 设置为相等。然后通过使用泰勒级数展开：

（3）

并使用它来进一步简化R T ：

（4）

（4）中的表达式给出R T 作为温度和检测电阻器误差ε的函数。但典型的系统规范表达了温度方面的准确性。因此，要将R T 转换为LTC2983测量的温度，T M ，请使用RTD特性的线性近似值：

（5）

T M 简直相等RTD探头的温度T，由检测电阻器误差ε引起的贡献修正。将该误差贡献表示为温度误差T E ：

（6）

表达式（6）启用系统方法来折衷系统规范，T E ，与组件规格，ε。

示例

考虑一个所需温度的系统误差界限为0.25°C。该系统使用PT-1000 RTD探头作为温度传感器，温度测量范围为0°C至150°C。 RTD通过长引线连接到LTC2983。 R SENSE 与LTC2983位于同一外壳内，此外壳内的温度不会超过50°C。

简单地说，系统温度读数误差受限于：

（7）

（6）中的等式可以转换为产生检测电阻器误差限制，如下：

（8）

PT-1000探头的标称电阻为1kΩ，其温度系数α=0.00385Ω/Ω°C。 RTD的最高温度为T = 150°C。将这些值代入（8）给出允许的最大检测电阻误差：

（9）

检测电阻器误差由其容差决定，用％，和电阻温度系数（TCR），表示为ppm /°C：

（10）

容差和TCR规格由电阻器制造商提供。 ΔT是电阻器工作温度与标称值的偏差。考虑使用具有以下规格的VISHAY FOIL S系列电阻器：

R NOMINAL =1000Ω

容差=±0.005％

TCR =±2ppm /°C

数据表指定25°C时的电阻标称值。因此，在外壳中，检测电阻器与标称温度的偏差最多为25°C。然后分数检测电阻误差最多：

（11）

这个结果已经比在（9）。但为了完整起见，继续将ε转换为RTD探头温度为150°C时的系统误差：

（12）

（12）中的结果只是重新生成结果（ 11），但就绝对温度误差而言。由于选定的R SENSE 在0.25°C的目标温度误差范围内产生良好的结果，因此可以放宽公差和/或TCR规范，这表明R SENSE 的成本较低。