基于EN60751标准对铂电阻元件介绍

JUMO久茂是工业传感器及自动化技术领域处于领先地位的全球制造商之一。我们创新的产品范围包括温度、压力、流量、液位、湿度的测量与控制、以及水质分析测量设备，我们提供从单个传感器到全面的自动化解决方案。久茂拥有超过30年的铂电阻元件研发生产经验，生产的铂电阻元件性能优越，长期稳定性好。

本篇主要基于EN60751标准对铂电阻元件进行基础介绍。目前在工业及日常生活环境测量中，铂被广泛得作为一种电阻测量使用。其具有较高的化学稳定性、易于加工、纯度高以及很好的复现能力。铂电阻具有普遍的互换性，这是其他温度传感器不能相比的。

在欧洲标准EN60751中，对标准铂电阻的电阻值进行了明确的约定，以电阻表的形式表示电阻随温度变化的规律，还包括参考温度点的标称电阻值以及允许误差限。标准中还详细规定了温度范围是从-200～+850℃。

通过计算分析，铂电阻测温包括-200～0℃和0～+850℃两部分，分别为：

-200～0℃    

0～+850℃  

各个系数分别为： A=3.9083×10-3 ℃-1

                B=-5.775×10-7 ℃-2  

                C=-4.183×10-12 ℃-4  

EN 60751中的标称电阻为pt100，同时这个值的倍数作为标称值也是允许的，如pt200，pt500，pt1000等。标称值为500Ω和1000Ω的电阻的优点是灵敏度高，也就是说当温度变化时阻值变化大。举例：pt100，约为0.4Ω/℃；pt500，约为2Ω/℃；pt1000，约为4Ω/℃。在精密测量中，较小标称值的电阻也会被使用，比如pt10，pt25等等，在精密温度计上，它必须满足ITS 90的要求且应用于测量不确定度要求很低的情况下，这样的温度计不适用于工业应用。

标准中还定义了另外一个参数，0℃～100℃的平均温度系数。这个参数描述了基于0℃时标称电阻值的平均阻值变化。

光谱纯的铂的α值为3.925×10-3Ω/℃，其与EN60751规定的铂电阻传感器的温度系数存在偏差，主要是由于铂电阻中所用的铂一般会被认为地掺入其他材料，这样做的目的是为了使铂电阻温度计在制造过程中以及高于400℃的使用环境中尽可能少的被污染，从而保证其长期稳定性。

对于工业应用来说，铂电阻具有足够的长期稳定性。但是，对于稳定性达到0.001℃的精密温度计来说，即使非常小的扩散效应也是非常重要的。由于这个原因，精密温度计所使用的相对较粗的金属丝的直径达到0.25mm。为了减小温度传感器的尺寸，测温范围600℃以上的精密温度计通常采用标称值为25Ω或10Ω的电阻。在传感器制造过程中，采用常规工艺可以制造出直径小于30μm的金属丝。

如何利用电阻值计算温度？

铂电阻传感器作为一个温度计使用时，往往利用其传感器电阻值确定温度值。但是上面的公式仅仅体现出电阻随温度的变化，而没有表示出如何从测定的电阻值得到温度值。当温度≥0℃时，根据EN 60751，可以利用如下公式计算出温度值：

式中：R——测得的电阻值，Ω；

     t——被计算的温度，℃；

R0，A，B——EN 60751中规定的参数。

当温度＜0℃的情况，我们为了得到与所测得电阻值相对应的温度值，就需要采取一种近似数值的方法。牛顿近似数值对于所需的准确性是足够的。即以任意温度t0开始，根据下列公式反复计算迭代值：

当连续的两个迭代值的差不超过所需的准确度时，迭代计算就可以终止了。

铂电阻元件的允差等级及允差值

EN60751中分别对薄膜式铂电阻元件及绕线式铂电阻元件划分四个精度等级，分别如下：

对于封装后的成品铂电阻温度传感器，影响其精度的因素有很多，铂电阻元件本身的精度及稳定性是非常重要的，除此之外，产品的结构形式、焊接工艺、老化工艺等均对成品的精度产生影响。对铂电阻传感器的精度，EN60751也给出了四个精度等级，如下：