熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。

　　1．熱電阻測溫原理及材料

　　熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　2．熱電阻的結構

　　（1）精通型熱電阻 工業常用熱電阻感溫元件（電阻體）的結構及特點見表2-1-11。從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制

　　（2）鎧裝熱電阻 鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，與普通型熱電阻相比，它有下列優點：①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小；②機械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。8 t- H$ W： q- t8 u;

　　（3）端面熱電阻 端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面，其結構如圖2-1-8所示。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

　　（4）隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。

　　3．熱電阻測溫系統的組成

　　/ U8 f3 @$熱電阻測溫系統一般由熱電阻、連接導線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點：熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致為了消除連接導線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。

　　熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。

　　1．熱電偶測溫基本原理

　　將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

　　2．熱電偶的種類及結構形成（1）熱電偶的種類

　　常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

　　標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

　　（2）熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

　　① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；③ 補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

　　3．熱電偶冷端的溫度補償

　　由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱 電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

　　采用Pt100 測量溫度一般有兩種方案：

　　1.設計一個恒流源通過Pt100 熱電阻，通過檢測Pt100 上電壓的變化來換算出溫度； 2.采用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恒定的，另一個用Pt100 熱電阻，當Pt100電阻值變化時，測試端產生一個電勢差，由此電勢差換算出溫度。

　　如圖3 所示，是以華邦的78E51 單片機為處理器，采用恒流源為信號獲取電路的測溫方案，恒流源通過Pt100 熱電阻，溫度變化引起Pt100 電阻值的變化，從引起電壓的變化，放大后經AD 采用后，送由單片機處理，換算出相應溫度。為了達到高精度、寬量程的測溫要求，選用的是AD 轉換芯片是12 位串行AD 芯片MAX1270。

　　圖3 采用恒流源的Pt100 測溫方案

　　4.1 通過改善Pt100 接線方式對誤差進行補償

　　鉑熱電阻的使用，一般有三種接法，分別是二線制接法、三線制接法和四線制接法，如圖4 所示，不同的接法適應于不同的精度要不求。

　　1.二線制接法：如圖4（a）所示，這種接法不考慮Pt100 電纜的導線電阻，將A/D 采樣端與電流源的正極輸出端接在一起，這種接法由于沒有考慮測溫電纜的電阻，因此只能適用于測溫距離較近的場合。

　　2.三線制接法：如圖4（b）所示，這種接法增加了用于A/D 采樣的補償線，三線制接法消除了連接導線電阻引起的測量誤差，這種接法適用于中等測溫距離的場合。

　　3.四線制接法：如圖4（c）所示，這種接法不僅增加了A/D 采樣補償線，還加了一條A/D對地的補償線，這樣可以近一步的減小測量誤差，可以用于測溫距離較遠的場合。如果只從精度上考慮，采用四線制接法效果最好。 4.2 通過對采樣信號進行濾波減小隨機誤差

　　數字濾波的前提是對同一數據進行多次采樣，在單片機系統中一般有以下幾種方法： 1.中值濾波：一般采樣5、7 次，排序后取中間值。 2.算術平均濾波：一般采樣8 次，求平均值。

　　3.去極值平均濾波：去掉最大最小值后求平均值一般采樣10、12 次。 4.加權平均濾波：各加權系數之和為1。

　　5.滑動平均濾波：本次采樣值和前n 次采樣值求平均。

　　數據濾波方法選用要視現場環境和被測對象而定，在本系統中采用的是去極值均值濾波，算術平均濾波不能將明顯的脈沖干擾或粗大誤差消除，只能將其影響削弱。因明顯干擾或粗大誤差使采樣值遠離其實際值，可以比較容易地將其剔除，不參與平均值計算，從而使平均濾波的輸出值更接近真實值。

　　4.3 通過插值算法校正Pt100 的非線性度

　　由Pt100 的特性可知，雖然Pt100 的線性度比較好，但是由于其溫度—電阻函數關系并非線性，用單片機運算則占用資源和時間都比較多。通常采用查表和線性插值算法進行標度變換的方法計算出溫度，不僅運算快、占用單片機內部資源少，而且可以一定程度上對Pt100 進行線性化校正，從而達到非常精確的測溫效果。