站内搜索
关键字: 分 类: 范 围:  
联系我们
总部:天津市卫津路92号(天津大学内)
厂址:天津南开区华苑鑫茂民营科技园
电话:022-83717152
客服:15522374289
传真:83715579-808
联系人:于小姐
E-mail:tbdevil@126.com
       tianbocnyp@126.com
       
 
您现在的位置:首页 >> 解决方案 >> 摩托车发动机检测解决方案 >> 传感器-工业自动化解决方案

字号:   

传感器-工业自动化解决方案

浏览次数: 日期:2012-05-30

RTD 测量

RTD 基本原理:

RTD 代表电阻温度检测器。顾名思义,RTD 能根据温度变化产生电阻变化。RTD 通常由丝状或薄膜状的镍 Nickel (Ni)、铜 (Cu) 或铂 (Pt) 金属制成。取材于这些金属使得 RTD 可制成方便的尺寸和标准电阻,最常见的类型是 100Ω 和 1000Ω。与热敏电阻和热电偶相比,RTD 的输出更为线性。同时,铂 RTD 电阻 相对于温度变化非常稳定,重现性非常好。


RTD 的建造是一个精密的过程,制造 RTD,尽量减少杂质和变形极为重要。RTD 的建造决定其是否为 A、B、C 类 RTD 元件。合适的 RTD 设计和精心的材料选择将最大限度地减少杂质(热电偶效应)和变形(应变和对称效应)的影响,以使 RTD 的电阻仅随温度变化。

Callendar Van-Dusen 公式:

Callendar Van-Dusen 公式定义了铂 RTD 的 电阻与温度特性。这是一个非线性模型,T < 0ºC 时是四次多项式;T > 0ºC 时,是二次多项式。已建立的初级 RTD 标准指明 RTD 电阻为 0C 时,温度系数 Alpha (α ) 和 Callendar Van-Dusen 恒定不变。 

Callendar-Van Dusen 公式定义如下:

下图为铂 RTD 中电阻和温度之间的非线性关系。图形显示了 RTD 实际曲线和线性拟合之间的最大误差处于温度范围的中间位置。 

100Ω 铂 RTD (DIN 43760) 的电阻  温度的非线性图 
(使用 Callendar V.D.)

温度 ºC

此图显示了与 RTD 相关的非线性弧。可以看到,在弧的峰值处,非线性增加了几乎 5% 的误差。在典型 RTD 应用中,可通过硬件或软件对此类非线性进行补偿。

RTD 测量配置:
大多数 RTD 基本连接采用双线连接方式。在此方法中,压力和感应路径的电子连接是相同的。使用已知电流源和测得的电压。可用欧姆定律计算出 RTD 电阻。 


源/测量器件和 RTD 元件之间的任何电阻将引起压降,导致误差。感应元件和 RTD 之间的任何电缆长度将存在电阻,导致误差。 

测量 RTD 的第二种方法是三线法(如下所示)。在此方法中,用两个匹配的电流源抵消导线电阻。


两个电流源之间的任何不匹配将妨碍完全抵消导线电阻,导致 RTD 测量误差。 

测量 RTD 的最后也是最准确的方法是四线法。在此方法中,采用单一电流源,直接在 RTD 元件的开尔文连接上测量电压。只要电流不流过与电压测量串联的两条电线,与电流源串连的导线电阻就不会导致 RTD 测量误差。

设计注意事项:

自热

用于激励 RTD 的电流可能会通过自热增加严重误差。因此,有必要参考所需的应用信号跨距、精度和分辨率来选择 RTD 额定值。通常情况下,如果 RTD 和电流是可扩展的,则由自热产生的漂移会明显低于与 RTD 自身相关的误差,这是一个最佳折中办法。

100Ω 铂 RTD (DIN 43760) 的电流与 自热误差


此处显示的是 RTD 自热漂移导致的非线性关系生成图。权衡信号跨距与误差的必要性就变得非常重要。

Pt100 非线性 输出跨距

与 RTD 电流图

正如上节中提到的,铂 RTD 伴随温度的电阻变化会有所不同,低于 0C 时是四次多项式;高于 0C 时是二次多项式。应注意的是,当 0C 之间的温度增量增加/减少时,CVD 恒定不变,B 和 C 为负,二次、三次和四次效应会减少每摄氏度的电阻变化。如果采用恒定电流源激励 RTD,则当 RTD 和 0C 之间的温度增量增加时,每摄氏度的电压变化会减少。改善 RTD 非线性的常用模拟方法是当 RTD 和 0C 之间的温度增量增加时,改变 RTD 激励电流。通过随 RTD 测量跨距改变电流,有可能会实现接近线性输出。下图中可看到此方法的理想化版本。

假定具有理想的 1mA 电流源,图中以红色显示未校正 RTD 的电压输出。可以确定的是,若使 RTD 输出成功线性化,有必要使用经调节的电流 (Isource_correction)。   使用校正电流和原始 RTD 的结果,从图中绿色线性信号可以看出原始和校正之间的不同。

所属类别: 摩托车发动机检测解决方案

该资讯的关键词为:

 
留言内容:
* 已输入字符:0
小于等于500字符
您的邮箱:
 
示例:example@mail.com
验证码:
   
error