福禄克

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　·利用福禄克 726提高特殊RTD测量准确度

	利用福禄克726提高特殊RTD测量准确度	使用说明
	使用定制 RTD 温度常数　　福禄克 726 多功能过程校准器可以使用最常见的热电阻 (RTD) 进行温度测量。但是它能不能用许多现在还在使用的“老式”非标准 RTD 以及经过特殊校准的标准 RTD 来进行温度测量呢？ 726 允许输入定制 RTD 常数。这样任何 RTD ，只要配合相应的常数就可进行测量。将福禄克 726 与特种 RTD 相连，利用其定制常数，测量分辨率可以达到 0.01 °。本使用说明主要解释如何使用 726 测量非标准或特种 RTD ，其内容包括 RTD 转化公式的基本原理以及如何通过 Windows PC 和 RS-232 串行端口将定制常数载入福禄克 726 。

RTD 温度曲线
　　RTD 主要利用金属的自然特性，即金属电阻随温度的增加而增加。 RTD 是一种精密的金属线或金属箔片，通过测量其电阻可以得到其温度。 RTD 的电阻是其制成金属丝或箔片的长度和横截面积以及电阻系数的函数。电阻系数是金属的化学组成特性。
　　绝大多数 RTD 由铂、镍，或者铜等材料制成，通过对铂或者铜合金的成分进行严格控制，可以使其电阻系数变得非常精确。目前关于 RTD 规格和电阻系数的国际标准主要有 IEC 60751 和 ASTM 1137 ， RTD 厂商主要根据这些标准进行生产。
　　这些国际标准除了规定标准 RTD 的物理参数之外，还规定了将电阻读数转化为温度所需的计算公式和常数。在一定范围内，温度和电阻的关系接近线性关系，通过公式 1 可以将温度值转变为电阻值。

公式 1 ： R t = R 0 (1 + α t )

其中： t 为传感器温度
　　 R 0 为 0 ℃ 电阻值。
　　 α为固定斜率，用来描述温度

每变化 1 C 时电阻的变化。
　　 R t 是温度为 t 时的电阻值，单位为 C 。
　
　　这个简单的线性公式非常有用，尤其是当温度在 0 到 100 ℃ 之间时。为了增大 RTD 的温度测量范围并提高测量准确度， IEC 和 ASTM 标准中又规定了一个更为复杂的多项式，从而更加精确的描述电阻－温度之间的关系。下面的公式 2 就是其中一种表示形式。 RTD 标准中还规定了常数 R0 、 A 、 B 、 C 的值 ( 常数 C 仅用于温度低于 0 ℃ 时的情况。 )

公式 2 ： R t = R 0 1 At + Bt 2 + C(t — 100)t 3

从图 1 中我们可以看出在 200 到 500 ℃之间利用线性公式和多项式分别得到的温度值的区别，我们注意到当电阻值为 240 Ω 时，利用公式 2 得到的温度值比利用线性公式得到的温度值高 16 ℃，更加准确。

福禄克 726 就是利用了公式 2 中的多项式原理并储存有常数可以支持绝大多数 RTD 的温度测量。福禄克 726 支持的标准 RTD 如表 1 所示。

许多比较老的或特殊的设备可能会使用非标准 RTD 进行温度测量 . 条件较好的标准实验室通过调整某一传感器的常数可以提高 RTD 的准确度。而福禄克 726 通过设定所需的 R0 、 A 和 C 等值可以测量不太常见的 RTD 或者特殊的 RTD 的温度。

例如，对于常见的在 0 ℃时电阻值为 100 Ω的 Pt 385 RTD ，其常数为：

R 0 = 100 Ω

A = 3.9083 x 10 -3

B = -5.775 x 10 -7

C = -4.183 x 10 -12

　　注意： 90 年代早期或者更早时间制造的仪器使用的温标 (IPTS-68) 与现代制造的仪器 (ITS-90) 所使用的温标稍有不同。如果用根据 ITS-90 RTD 曲线制作的校准器对使用 IPTS-68 温标的仪器进行校准，将会出现误差。该误差在室温时极小，在温度为 760 ℃ 时达到最大 0.## ℃。

RTD 类型	标定阻值 R0 ， Ω	金属材料	αΩ / Ω / ℃	温度范围 ℃
Pt 100 (3916)	100	铂	0.003916	-200 到 630
Pt 100 (385)	100	铂	0.00385	-200 到 800
Pt 200 (385)	200	铂	0.00385	-200 到 630
Pt 500 (385)	500	铂	0.00385	-200 到 630
Pt 1000 (385 )	1000	铂	0.00385	-200 到 630
Pt 100 (3926)	100	铂	0.003926	-200 到 630
Ni 120 (672)	120	镍	0.00672	-80 到 260
Cu 10 (42)	10	铜	0.0042

表 1 ：标准 RTD 类型为福禄克 726 所包括的类型。
　　　Pt 100 (385) 按照 IEC 和 ASTM 标准。

公式 2 的另外一种形式： Callendar Van Dusen 或者 CVD 温度变换公式则采用常数α、δ和β。该公式直接从公式 1 转换来，采用和公式 1 相同的α常数值。因此，虽然这两个多项式得出的结果相同，但它们采用的常数却不同。福禄克 726 采用的是常数 A 、 B 和 C 。如果知道常数α、δ和β值，可通过公式 3 、 4 和 5 将其转化为常数 A 、 B 和 C 。