Pt100铂电阻与惠斯通电桥_惠斯通电桥与三线制pt100

二、惠斯通电桥

惠斯通电桥是一种可以精确测量电阻的电路。通用的惠斯通电桥电阻R1，R2，R3，R4 为电桥的四个臂，在电桥两壁之间引出电流用以检查它所在的支路有无电流。

惠斯通电桥
由图分析可知，BD两点的电压差即为惠斯通电桥的输出。D点的电压为 UD = Us*R3/(R2+R3) B点的电压为 UB = Us*Rx/(R1+Rx) 所以 UBD = UB - UD 即为电桥的输出。

由于温度的改变使得Rx变为Rx+△R，则B点的电压变化为

UB = Us*(Rx+△R)/(R1+Rx+△R) 因此电桥的输出电压会跟随Rx的阻值改变而改变。

当温度为0℃时，Pt100温度传感器的电阻为100Ω，无电流通过，电桥达到平衡。随着温度的上升，Pt100 温度传感器的电阻Rx由电桥平衡时的100Ω变为Rx+△R，这时检流计通过的电流Ig也将变化，再根据Ig与Rx+△R的关系就可测出Rx+△R，然后由Rx+△R与温度的关系计算出环境温度。

三、三线制Pt100温度传感器与惠斯通电桥的连接

PT100温度传感器0℃时电阻值为100Ω，电阻变化率为0.38510／℃。由于其电阻值小，灵敏度高，所以引线的阻值不能忽略不计，采用三线式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差，原理如下：
PT100引出的三根导线截面积和长度均相同（即rl=r2=r3)，测量铂电 阻的电路一般是不平衡电桥，Pt100作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根（r1）接到电桥的电源端，其余两根（r2、r3）分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻，电桥处于平衡状态，引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。

惠斯通电桥三线接法

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实现

使用Multisim进行仿真实验，供电电压为5V，电路图如下：

R3为Pt100铂电阻，可以使用滑动变阻器代替，但我这里使用了一个定值电阻。
当电桥处于平衡时，输出为：

由于电桥输出没有接负载，所以可以看到电桥平衡时是完美的0V。
当温度升高到55度，即R3的电阻变为121.32Ω时，电桥的输出为：

可以看到，其输出电压较小。
已5度为步长，输出电压与温度的关系为：

使用EXCEL作图，如下：

可以看到，温度与输出电压基本上是线性相关。

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总结

惠斯通电桥灵敏度很高，能够将微小的电阻变化值检测出来。Pt100铂电阻的阻值变化与温度基本呈线性相关，可近似做线性处理。当然，这只能运用在对温度检测精度不是非常高的场景。
第一次写博客，排版与内容都有所不足，希望以后能够有所改进。

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