測溫電橋

用測溫電阻(通常是鉑電阻)作為橋路的一臂，並根據測溫電阻的阻值與溫度變化的關係來測量溫度的一種電橋。

中文名稱	測溫電橋
英文名稱	bridge for measuring temperature
定　　義	用測溫電阻(通常是鉑電阻)作為橋路的一臂，並根據測溫電阻的阻值與溫度變化的關係來測量溫度的一種電橋。
套用學科	機械工程（一級學科），電測量儀器儀表（二級學科），檢示儀表和標準器（三級學科）

基本介紹

• 中文名：測溫電橋
• 外文名：bridge for measuring temperature
• 套用學科：機械工程（一級學科），電測量儀器儀表（二級學科），檢示儀表和標準器（三級學科）
• 用途：測量溫度

測量原理和設計特點

惠斯通電橋

在高精度測量領域，通常採用電橋對電阻進行最準確度的測量（通常低於1ppm）。

最著名的電橋可能是惠斯通電橋，由查爾斯·惠斯通於1843年開發（圖1）。

圖1: 惠斯通電橋

交流比率變壓器電橋

電橋處於平衡狀態（通過調節Ro直到檢流計/檢測器讀數為零）。然後根據已知電阻器Ro、R1和R2確定未知電阻器Rx。

測溫中最精確的電阻測量是使用基於變壓器的比率電橋進行的（圖2）：

 圖2：交流比率變壓器電橋

電位電阻儀

比率變壓器（實際上是一系列級聯、互連的變壓器，以實現解析度）有一個抽頭次級，通過調整所選的抽頭來平衡電橋。平衡時，變壓器次級上的電壓等於RX上的電壓。由於理想變壓器的一次和二次電壓之比等於匝數比，因此電阻Rx和Ro之比等於匝數比（Rx=nRo）。

更簡單的拓撲結構使用電壓表進行電位測量（圖3）：

圖3 電位電阻儀

放大器和模數轉換器（ADC）交替連線，以測量兩個電阻Rx和Ro之間的電壓。然後，未知電阻是已知電阻與這兩個電壓測量值之比（Rx=RoVx/Vo）的乘積。

上述三種測量拓撲都有一些關鍵特性，最重要的是DUT和參考電阻器（串聯）連線到一個公共電流/電壓源。這意味著DUT和參考電阻器中的電流相同（如果惠斯通電橋的電橋平衡）。由於所有測量基本上都是電壓測量或平衡系統，因此可以準確確定電阻比。此外，在測量過程中，這三種情況都涉及關鍵部件共模電壓的一些變化，這可能會導致誤差。

替換拓撲

精密儀器中的ADC是“測量引擎”。新的microK精密測溫儀採用了一種新型的計量級sigma-delta ADC，但其中反饋迴路中的單比特DAC（數模轉換器）被5位PWM（脈寬調製）DAC取代。其效果是將∑-ΔADC技術產生的量化噪聲降低兩個數量級以上。線性度高，速度高，噪音極低[4]。

為了利用這種新型ADC提供的性能，採用了替代拓撲結構（圖4），消除了與更傳統的布置相關的共模誤差。

圖4 替換拓撲

替代拓撲只有一個測量位置，DUT（Rx）和參考（Ro）交替切換到該位置。這可以消除兩個設備測量之間共模電壓的任何變化（與傳統的電位測量技術相比）。這樣做的效果是，在零和單位比率下，測量結果本質上是準確和穩定的。

測溫電橋40年歷史

測溫電橋microK主要用於高準確度溫度測量和溫度計量校準，是一款可以在亞mK不確定度下同時對電阻溫度計和熱電偶進行精確測量的電橋。同時，觸控螢幕界面的使用，以及設計中開關、繼電器和電位器的消除，實現了全固態化設計，從而提供儘可能高的可靠性。

測溫電橋40年歷史