图1. 2线连接时,由于引线电阻与RTD串联,增大了电阻,会最终影响测量精度。
图2. 为RTD额外增加了第3条线,能够对线电阻进行补偿。引线电阻具有相同特性。
图3. 3线方案可以实现Kelvin检测,消除了两条连线的压差。
具体应用中,PT100 RTD的连接方式可以采用2线、3线或4线制(图1、2和3)。有多种模拟和数字的方法进行PT100 RTD的非线性误差补偿,例如,可以利用查表法或上述公式实现数字非线性补偿。
查表法是将代表铂电阻阻值与温度对应关系的一个表格存储在&mICro;P内存区域,利用这个表格将一个测量的PT100电阻值转换为对应的线性温度值。另一种方法是根据实际测量的电阻值,采用以上公式直接计算相关的温度。
查表法只能包含有限的电阻/温度对应值,电路的复杂程度取决于精度和可用内存的空间。为了计算某一特定的温度值,需要首先确认最接近的两个电阻值(一个低于RTD测量值,一个高于RTD测量值),然后用插值法确定测量温度值。
例如:如果测试的电阻值等于109.73Ω,假设查询表格精度为10°C,那么两个最接近的值是107.79Ω (20°C)和111.67Ω (30°C)。综合考虑这三个数据,利用下式进行计算:
以上数字补偿的方法需要微处理器(µP)的支持,但是采用图4的简单模拟电路可以获得高精度的非线性补偿。该电路在-100°C时输出电压为0.97V,200°C时为2.97V。实现更宽范围的测量时,例如:-100mV @ -100°C到200mV @ 200°C,需要增加合适的增益调节(量程)电路和偏移(失调)控制。