PT100温度传感器的工作原理是什么？

PT100 是一种铂电阻温度传感器（RTD，Resistance Temperature Detector），其工作原理基于金属铂的电阻值随温度变化的物理特性。

一、基本工作原理

核心原理：高纯度铂（Pt）丝或铂膜在温度升高时，晶格热振动增强，自由电子散射加剧，电阻值随温度升高而增大，且变化规律稳定、可重复。

“100”的含义：在 0℃ 时阻值为 100.00 Ω，因此称为 PT100。

常见测温范围：−200℃ ～ +850℃（视封装和精度等级而定）。

二、电阻–温度关系（简化说明）

PT100 的电阻–温度关系由 IEC60751 / GB/T 30121 标准定义：

−200～0℃ 和 0～850℃ 分别用不同阶数的多项式（Callendar–Van Dusen 方程）描述

在 0℃ 附近可近似理解为：

R(t)≈R0×(1+α⋅t)

R0=100Ω

α≈0.003851/℃（IEC 标准 α 值）

实际工程中不推荐手动用线性公式反算，尤其超出 100℃ 或低温区，应使用标准分度表或芯片内部查表/多项式计算。

三、典型测量方式——为什么要接成桥路或恒流源？

由于阻值变化较小（约 0.385 Ω/℃），实际使用中常用：

二线制（少用，误差大）——引线电阻直接叠加进测量值

三线制（工业最常用）——通过电桥抵消等长引线电阻，大幅减小误差

四线制（Kelvin）（实验室/高精度）——单独测电压，完全消除引线电阻影响

配合：

惠斯通电桥

或 恒流源 + 放大 + ADC

或专用 RTD 采集芯片（如 MAX31865、ADS1248 等）

四、PT100 的特点

优点：

精度高（A 级 ±(0.15+0.002|t|)℃）

长期稳定性好

温度范围宽

国际标准分度，互换性好

缺点：

灵敏度较低（需良好电路设计）

受引线电阻影响（需三线/四线）

响应比热电偶慢

五、与热电偶（如 K 型）简单对比

项目     PT100         热电偶

原理  电阻随温度  温差电动势

需要电源 是（激励电流）否

精度  高   一般

低温性能  好  较差

响应速度  较慢  快