一、Pt100使用背景
在工业生产过程中，室温始终是一个非常重要的化学参数。 温度的测量和控制直接关系到安全生产、产品质量、生产效率、节能等重大技术经济指标。 因此，它被广泛应用于国民经济的各个领域。 受到了广泛关注。 体温测量仪器作为体温检测工具被广泛使用。 传统体温检测仪器由于响应慢、精度低、可靠性差、效率低，早已无法适应快速发展的现代工业。 随着传感技术和电子检测技术的快速发展，基于单片机的嵌入式系统在工业现场得到了广泛的应用。 新型电子测温仪器操作简单，但其精度较传统仪器大大提高。 目前工业生产现场应用最广泛的温度传感器主要是热电偶和热电阻。 例如，铂热电阻Pt100是应用最广泛的传感器之一。
2. Pt100的特点
铂内电阻是用很细的铂丝（Ф0.03～0.07mm）缠绕在云母支架上制成的，是国际公认的高精度测温标准传感器。 由于铂内电阻即使在氧化性介质中低温下其化学和化学性质也非常稳定，因此具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。 因此，铂内电阻广泛应用于介质温度范围（-200～650℃）。 目前，市场上有金属铂制成的标准测温热电阻，如Pt100、Pt500等。 其内部电阻-温度关系的线性度非常好，如图1所示是其电阻-温度关系曲线，在-200至650℃的温度范围内线性度已经非常接近于直线。 铂内阻阻值与温度的关系可近似用以下公式表示：
0～650℃范围内：
Rt=R0(1+At+Bt2)
-190～0℃范围内：
Rt=R0(1+At+Bt2+C(t-100)t3)
式中，A、B、C为常数，
A=3.96847×10-3；
B=-5.847×10-7；
C=-4.22×10-12；
Rt为温度为t时的电阻值； R0是温度为0℃时的电阻值。 以Pt100为例，该型号的铂热电阻，R0等于100Ω，即当环境湿度等于0℃时，Pt100的电阻为100Ω。 当体温变化时，Pt100的内阻也急剧变化，通过上述内阻-空气温度表达式可以估算出相应的体温。 在实际应用中，通常采用单片机来估算体温，因为表达式比较复杂，用单片机来处理这样的估算过程会占用大量的资源，程序编译为也比较复杂，所以一般都是先查表，然后通过注册的方式换算室温。
3、Pt100测温原理
Pt100是电阻式温度传感器。 虽然温度测量的本质是检测传感器的内阻，但一般是将内阻的变化转换为电流或电压等模拟信号，然后将模拟信号转换为数字信号，然后进行处理。 该装置转换相应的体温。 使用Pt100检测温度通常有两种选择：
1、通过Pt100热电阻设计恒流源，通过测量Pt100上电流的变化来换算室温；
2.使用惠斯登电桥，电桥的四个电阻中三个是恒定的，另一个使用Pt100热电阻。 当Pt100的内阻发生变化时，在测试端形成电位差，由电位差换算出室温。
两种方案的区别仅在于信号采集电路，其原理基本相同，如图2所示。
如图3所示，它采用公司的78E51单片机作为处理器，并采用恒流源作为信号采集电路测温方案。 恒流源通过Pt100热电阻，温度变化引起Pt100内阻的变化，产生电流的变化，经AD放大采用后，送至单片机进行处理，并换算出相应的体温。 为了满足高精度、宽阻值的温度测量要求，AD转换芯片采用12位串行AD芯片。
4、提高Pt100测温精度的解决方案
4.1 通过改进Pt100接线方法补偿偏差
铂热电阻的使用通常有三种连接方法，即两线连接、三线连接和四线连接。 如图4所示，不同的连接方式适合不同的精度要求。
图4 三种接线方式
1、两线制连接：如图4(a)所示，这种连接不考虑Pt100电缆的内阻，将A/D采样端与电压源的负输出端连接。 这些连接方式是因为没有考虑测温电缆的内阻，所以只能应用于测温距离比较短的场合。
2、三线接法：如图4(b)所示，这种接法减少了A/D采样所用的补偿线，三线接法消除了连接线内阻带来的检测偏差。 这些连接适用于介质温度测量距离较远的情况。
3、四线接法：如图4(c)所示，这种接法不仅减少了A/D采样补偿线，还增加了一条A/D对地补偿线，可以进一步减少检测偏差，可用于测温距离较远的场合。 如果只考虑精度的话，采用四线连接方式的效果是最好的。
4.2 通过检测采样信号来减少随机偏差
由于外界干扰或个人不可预测的原因，模拟量受到干扰后，A/D转换后的结果与真实值存在偏差，可能会出现一些随机偏差。 如果只采样一次，很难判断结果是否可靠。 信。 A/D转换的数据序列必须经过多次采样才能得到，经过软件算法处理后才能得到有效性较高的结果。 这些方法都是数字检测。
图5 去极值平均检测程序流程图
混频器是一种电子设备，可以传递有用的频率信号，同时抑制（或大大衰减）不需要的频率信号。 它可分为模拟调音台和数字调音台。 模拟混频器是主要由R、L、C等无源器件组成的混频电路，或者是集电极、R、C组成的有源混频器。数字检测是利用软件算法实现混频。 数字混合的前提是对相同的数据进行多次采样。 单片机系统中通常有以下几种方法：
1、中值检测：通常取5或7个样本，排序后取中值。
2、算术平均混频：通常采样8次电阻的测量观课报告，计算平均值。
3、去极值平均混合：去除最大值和最小值后，通常采样10次或12次取平均值。
4、加权平均混频：各加权系数之和为1。
5、滑动平均混合：将本次的采样值与前n次的采样值进行平均。
数据混合方法的选择取决于现场环境和测量对象。 在该系统中，使用了去极值混合。 算术平均混合不能消除显着的脉冲干扰或粗偏差，而只能消除其影响。 被削弱了。 明显的干扰或粗大偏差使得采样值与其实际值相差甚远，可以很容易地消除，并且不参与平均值估计，从而使平均混合频率的输出值更接近真实值。 以去极值平均混频为例，程序流程图如图5所示。算法原理如下：对于温度信号对应的当前采样值，连续采样n次，累加求和，并同时找出最大值和最小值，然后将累加和除以最大值和最小值，按n-2个采样值的平均值即为有效采样值。
4.3 通过配准算法标定Pt100的非线性
根据Pt100的特性，虽然Pt100的线性度比较好，但由于其体温-电阻函数关系不是线性的，因此用单片机运算需要花费较多的资源和时间。 一般情况下，室温是通过查表和线性配准算法进行尺度变换来估计的。 除了计算速度快、占用单片机内部资源少之外，还能在一定程度上对Pt100进行线性化，从而达到非常精确的测温效果。 查表时，首先在单片机ROM区建立内部电阻-温度分度表，在测量值范围内均匀选择几个校准点。 标定点越多，表格越大电阻的测量观课报告，对系统的描述越准确。 。 Pt100 铂内阻气体温标可从 Pt100 制造商处获得。 考虑到单片机的程序存储空间资源和实际检测精度要求，不需要每隔一摄氏度取一个校准点，根据精度要求选择合适的。 温度区间。 例如，在-200～650℃范围内，每5℃校准一次Pt100的内阻值，即共171个校准点，记为R[i]，对应的温度记为T[i]，i取0～170。
图6 配准算法示意图
如图6所示，使用线性配准算法进行尺度变换时，按顺序查表测量值Rx，与校准点R[i]进行比较，确定间隔R[i]
Tx=T[i]+((Rx-R[i])/(R[i+1]-R[i]))*(T[i+1]-T[i]) 每 5 °C校准一个内阻值，所以T[i+1]-T[i]=5，即：
Tx=T[i]+5*(Rx-R[i]/R[i+1]-R[i])
【例】：现A/D采样混频得到的Pt100电阻值为Rx=112.68Ω，求此时被测物体的温度
度TX。
解：已知Rx=112.68Ω，
表R[46]
R[46]=111.67Ω，R[47]=113.61Ω，
T[46]=30℃，
代入式2可得：
Tx=T[46]+5*(Rx-R[46])/(R[47]-R[46])=30+5*(112.68-111.67)/(113.61-111.67)=32.60
答：此时被测物体的温度Tx为32.60℃。