如何进行热敏电阻测量

发布时间：2019-01-19 文章来源：敏创原创点击次数：次

由于热敏电阻是阻抗性设备，您必须对其施加一个的激励源，然后读取流过终端的电压。该激励源必须保持恒定和具有相当的精度。

您可以将热敏电阻以差分方式接入模拟输入通道以进行温度测量。换言之，您必须跨热敏电阻连接模拟输入通道的+ve和-ve端子。

热敏电阻可采用2-线、3-线或4-线配置，其连接分别如图2所示。

图2. 2-线、3-线与4-线连接框图

当存在多于两条的连线时，这些额外的连线仅用于与激励源的连接。在3-线或4-线连接方法中，连线被纳入到跨越测量设备的高阻抗通路中，从而有效地降低了由连线阻抗（RL）带来的误差。

将热敏电阻连接至测量设备的最简便的方法便是采用2-线连接（参见图3）。在此方法中，给热敏电阻施加激励源的两根连线也可用于测量流过该传感器的电压。由于热敏电阻的标称阻抗非常高，故连线的阻抗不会影响其测量值的精度；因此，2-线测量精度对于热敏电阻业已足够，从而使得2-线热敏电阻最为常用。

3. 2-线连接

将热敏电阻与仪器相连

许多仪器提供了类似的与热敏电阻连接的可选方案。例如，以NI CompactDAQ系统与NI 9215 C系列模块为例（参见图4）

图4. NI 9215 C系列模拟输入模块与NI CompactDAQ底板

注意图5中连接框图的差分连接——两条连线分别与热敏电阻的任一端和信号通道的正极端子或负极端子（这里是针脚0和针脚1）相连。当利用此类型的传感器进行数据采集时，您可以指定激励电流（IEX）或激励电压（VEX），这取决于您所使用的激励源的类型。

图5. 带有不同外部激励的NI 9215的热敏电阻连接框图，其中（a）为电流激励源IEX （b）为电压激励源VEX

该电阻两端的电压差值读数可以视为温度值。电阻两端的电压与温度并不是呈完美的线性关系。为了将热敏电阻的阻抗映射至温度，NI-DAQmx驱动程序采用了Steinhart-Hart热敏电阻三阶近似公式：

其中，T表示凯尔文温度，R表示测量所得的阻抗值，A、B和C是由热敏电阻制造商提供的常数系数。

您可以使用外部信号源，如C系列电压输出模块或电流输出模块，施加激励。由于热敏电阻的标称阻抗非常之高，您需要一个可以精确输出低电流的信号源。您可以使用 NI 9265 C系列模拟输出模块作为热敏电阻的电流激励源，将其布置在与采集热敏电阻读数的C系列模块相同的 NI cDAQ-9172底板上。NI 9265具有16-位精度的0~20 mA的输出范围。该款独特的输出模块具有与面向温度读数的输入模块相同数目的通道。C系列电流输出模块所使用的输出针脚如图6所示。

图6. NI 9265模拟输出模块端子连接