图2-1　系统结构框图

3  系统硬件设计

3。1  温度传感器的选择

导体的电阻值随温度变化而变化，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器。能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性： 

（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系； 论文网

（2）电阻率高，热容量小，反应速度快；论文网

（3）材料的复现性和工艺性好，价格低；

（4）在测量范围内物理和化学性质稳定。

目前，在工业中应用最广的材料是铂和铜。铂是一种贵金属，它的物理化学性能很稳定，尤其是耐氧化能力很强，它易于提纯，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝，与铜，镍等金属相比，有较高的电阻率，复现性高，是一种比较理想的热电阻材料。因此，在本系统中采用pt100作为温度传感器。

pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的元件。主要用于温度参数的测量和控制。铂电阻作为温度传感器，具有以下优点： 

1）接触式测温，受外界影响小，测量准确、可靠； 

2）可以通过变送器等实现远距离传送信号，便于集中测量﹑控制和调节； 

3）温度测量范围广，直接测量和控制生产过程中从－200～1800℃范围内的各种介质的温度； 

4）具有国际标准的分度表，互换性好。

铂的纯度通常用电阻比来表示：

R100表示100℃时的电阻值；R0表示0℃时的电阻值。

根据IEC标准，采用W（100）=1。3850初始电阻值为R0=100Ω（R0=10Ω）的铂电阻为工业用标准铂电阻，R0=10Ω的铂电阻温度计的阻丝较粗，主要应用于测量600℃以上的温度。铂电阻的电阻与温度方程为一分段方程：

当温度t为－200℃<t<0℃时，则

            Rt=R0[1+At+Bt²+C(t－100)t³]                    （3-2）

当温度t为0℃<t<650℃时，则

                 Rt=R0(1+At+Bt²)                              （3-3）

解此方程，则可根据电阻值已知温度值，但实际工作中，可以查热电阻分度表来根据电阻值确定温度值。

根据标准规定，铂热电阻分为A级和B级，A级测温允许误差±（0。15℃+0。002|t|）, B级测温允许误差±（0。3℃+0。005|t|）。

现场使用的热电阻一般都是铠装热电阻，它是由热电阻体、绝缘材料、保护管组成，热电阻体和保护管焊接一起，中间填充绝缘材料，这样能够很好的保护热电阻体，耐冲击，耐震，耐腐蚀。

图3-1 铂热电阻

3。2  恒流源驱动电路 

当测量电流通过铂电阻时，其自身就要发热，这就是热电阻的自热效应。在测量时由于所使用的仪器、仪表的不同，要求通过热电阻的电流大小也不同，因而引起的自热效应误差也不同。因此，采用恒流源电路可以减小自热效应引起的误差（如图3-2所示）。

恒流源又叫电流源、稳流源，是一种宽频谱、高精度交流稳流电源，具有响应速度快、恒流精度高、能长期稳定工作，适合各种性质负载(阻性、感性、容性)等优点。基本的恒流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。