提高鉑電阻溫度計測量精度的方法研討

李海瓏 張禮維

摘 要：本文在檢定規程對鉑電阻溫度計提出的要求基礎上，通過分析鉑電阻溫度計測溫特性，參照鉑電阻溫度計檢定結果，以此分析提高鉑電阻溫度計測量精度的方法，明確溫度校準點測量不確定度，配備針對性的解決對策。本文研究結果僅供參考。

關鍵詞：鉑電阻溫度計；測量精度；提升措施

在溫度測量領域中，鉑電阻溫度計由于自身溫度測量范圍、測量穩定性、系統靈活性等優勢得到了廣泛應用。結合實際情況，目前在溫度測量中，應用最多的為Pt100鉑電阻溫度計，屬于一種四線制溫度傳感器。本文主要從鉑電阻溫度計校準方式入手，結合實際工作需求，總結工作經驗，深入研究鉑電阻溫度計測溫結果，對比相關數值，總結在-60℃-650℃溫度范圍內提升鉑電阻溫度計溫度測量精度的措施，詳細研究如下。

1 鉑電阻溫度計檢定結果

遵循JJG229-28檢定規定，就A級鉑電阻允許的溫度偏差為（±0.15+±0.002 ）t/℃，電阻-溫度關系表分度表以1℃為間隔。這就意味著，就質量合格的A級鉑電阻溫度計，針對其鉑電阻溫度計檢定結果分析，若選擇查表計算方式，無法保障數值的精準性，難以滿足鉑電阻溫度計測量精度需求。

本文研究的鉑電阻溫度計電阻-溫度關系：

上述式子中，R（t）—屬于溫度t階段鉑電阻數值，單位：Ω。t—代表的是溫度，單位：℃。R（0）—屬于溫度為0℃階段的鉑電阻數值，單位：Ω。A—常數。B—常數。C—常數。

基于JJG229-28檢定規定基礎上，上述公式（1），（2）中，常數A為3.9083×10-3℃，常數B為-5.775×10-7℃，常數A為-4.183×10-12℃，電阻-溫度關系與分度表符合。本文以A級Pt100鉑電阻溫度計為例，其檢定點為0℃-100℃，依據實際情況，必要時開展t檢定。若電阻溫度系數（α）超差，就本文設置的檢定點，為保障允許偏差符合要求，需要增加一個上限溫度點。上限溫度點允許偏差為±（0.15+0.002 t）℃，電阻溫度系數（α）允許偏差為±0.000006。

基于上述規定，質量合格的A級Pt100鉑電阻溫度計，-60℃溫度下允許偏差為±0.27℃，300℃溫度下允許偏差為±0.75℃，650℃溫度下允許偏差為±1.45℃。通過對比數據可發現，數值偏差較大，難以保障鉑電阻溫度計測溫系統的精準性，無法凸顯Pt100鉑電阻溫度計的應用價值。

想要實現Pt100鉑電阻溫度計測溫精準性的提升，必須要選擇有效測溫途徑，創新Pt100鉑電阻溫度計測溫特性方式，以此總結出高精準度的測溫方式。

2 鉑電阻溫度計測溫特性

Pt100鉑電阻溫度計電阻-溫度關系與上述公式（1）、公式（2）符合，就任意Pt100鉑電阻溫度計，可借助校準，確定公式內的三個常數。通過將Pt100鉑電阻溫度計放置在不同槽點，開展測溫校準，最終得到0℃電阻值為R（0）、100℃電阻值為R（100）、156.60℃電阻值為R（156.60），將各個數值帶入式子（2）中。

獲得方程：

（3）

就上述公式（1），C值很難確定，需要先明確高階項對電阻值的影響。統計-5℃～-60℃，每次間隔56℃的高階項數值。通過統計對比數據可發現，-40℃以上高階項數值很小，最大值為3 mΩ，溫度偏差為0.01℃。-40℃以下可借助線性處理計算高階項數值，以此完善相應的數據特征曲線。

3 提高鉑電阻溫度計測量精度的方法—以Pt100鉑電阻溫度計為例

3.1 方法驗證

在-60～200℃溫度范圍內，使用Pt100鉑電阻溫度計，每10℃測量1次，比較測量結果、一等標準鉑電阻的測量結果，以此分析其精準度。

取一只Pt100鉑電阻溫度計在-60～200℃溫度范圍內，每間隔10℃進行測量，將其測量結果與一等標準鉑電阻的測量結果進行比較，檢查其測量的準確度。經校準，該鉑電阻溫度計的電阻-溫度關系常數為A=3.9083×10-3℃，B=-5.775×10-7℃，R（0）=99.9462Ω，R（156.6）=159.6785Ω，R（100）=138.4096Ω。

通過對比數據發現，在-60～200℃溫度范圍內，使用的Pt100鉑電阻溫度計，溫度設定計算值與溫度設定標準值偏差為±0.05℃以內，在相同溫度下，使用查表法計算溫度偏差，得到的偏差數值為±0.5℃以內。同等溫度范圍內，A級Pt100鉑電阻溫度計允許誤差為±0.55℃。因此，就Pt100鉑電阻溫度計測量值比較，使用查表法可保障測量值的精準性。受到條件限制，在200～300℃溫度范圍未能開展實際測試，但通過推理測試數據，上述提出的結論也合理。

3.2 不確定度分析

Pt100鉑電阻溫度計校準點測量不確定度分析，首先需要明確不確定度的來源，接著開展不確定度標準評定，主要包括：A類標準不確定度為0.15mK；A類標準不確定度0℃為0mK，100為℃1.36mK，156.6℃為1.67mK；一等標準鉑電阻溫度計不確定度，0℃為2.32mK，100℃為1.80mK，156.6℃為1.80mK。

總而言之，大量試驗表明，本文提出的方式切實可行，借助EXCEL表格處理軟件實現各類數據的處理，可簡化試驗流程，迅速獲取試驗結果。

4 結束語

綜上所述，基于本文上述研究可知，就-60℃以下的溫度，可應用本文上述方式，分段確定直線方程，并確定分段測溫公式。就200℃以上的溫度，受到條件限制，筆者并未開展相關試驗。基于理論上而言，只有鉑電阻溫度計測溫特性與上述公式（2）符合，就可實現鉑電阻溫度計測量精度的提升。

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