采用Fluke 8508A建立铂电阻测量标准

美国福禄克公司计量校准部生产的8508A型参考级8 1/2位数字多用表，吸收了原有8506A型 71/2位数字多用表和1281型8 1/2位数字多用表的优良品质，并加以进一步改进。自从2002年推出以后，由于其在广大用户中精密、可靠、耐用的良好口碑，至今畅销不衰。8508A特别适宜于在校准实验室中应用，提供优异的测量不确定度、低噪声和低漂移。

很多用户都把8508A应用在电磁参数测量，比如交直流电压/电流、电阻测量上，但实际上，8508A还有非常优异的铂电阻温度测量功能，其指标不仅可以媲美数字电桥的测量精度，价格却比电桥便宜一半以上，完全可以适合温度实验室的应用。本文从最基础的8508A测量电阻，包括铂电阻的测量原理入手，详细介绍如何利用8508A进行温度测量，包括铂电阻探头参数配置及实例，分析了8508A在电阻温度测量中的优势，以帮助广大用户更好地应用8508A。

一、8508A电阻测量工作原理

1.  两线/四线电阻/铂电阻测量

8508A在进行铂电阻测量时，实际上内部仍然是在进行电阻测量，因此我们有必要先看一下8508A电阻测量的过程。8508A在电阻测量时，可以选择两线测量或者四线测量两种模式，并可以简化为一个恒流源加一个电压表的模型。恒流源产生的激励电流流过被测电阻，在被测电阻两端产生的伴随电压（或顺从电压）被8508A内部的电压表测量出来，由于8508A激励电流是已知的，利用欧姆定律它就可以计算出被测电阻的大小，并显示在屏幕上。

在两线电阻测量模式下，当激励电流流过被测电阻时，实际上电压表测量到的电压不仅包括被测电阻上的电压，还包括测量回路中测量引线的电压，包括从8508A面板Input HI和LO两端连接到被测电阻，还有8508A仪器内部电压表到面板端子的引线，以及被测电阻的引出线，这些引线上的电压都会对测量结果造成影响，尤其是在小电阻测量时影响更甚。普通导线的引线电阻大约在0.1欧姆左右，如果被测电阻是1欧姆，引线影响可能高达20%。如果进行大电阻测量，尤其是兆欧级以上电阻，电阻准确度和分辨力有限，引线电阻的影响有时就可以忽略不计了。以两线方式测量，也可以采用测量引线短路做相对测量，即引线连接到8508A上，引线末端短路并按OFFSET偏置键，以尽可能消除引线电阻。

要想更精确测量被测电阻，可以激活8508A的四线电阻测量模式，即通过8508A面板SenseHI和LO两端来直接感知被测电阻上的电压，但实际上这条回路仍然有引线电阻，之所以能够不受引线电阻影响，是由于直流电压表的内阻一般都高于10MΩ，加上很微小的引线电阻，回路仍然是10M欧以上电阻，与被测小电阻并联时，电压表回路基本没有吸收多少电流，可以说整个激励电流都流过了被测电阻，这样电压表测量的就是被测电阻上的电压降，所以借此消除了引线电阻的影响。

如果被测电阻连接的是铂电阻，那么可以选择8508A的铂电阻测量模式，配置好相应的铂电阻参数后，就可以把测量得到的电阻值根据温标公式转换为相应的温度来显示。

2、真欧姆电阻测量

在某些时候，测量线路中的热电势会给电阻测量带来较大误差。8508A提供了真欧姆（TruΩ）测量方式。采用真欧姆（TruΩ）方式时，先接通正向测量电流测量被测电阻上的电压降，然后接通负向测量电流测量被测电阻上的电压降，用第一次测量结果减去第二次测量结果得到两次测量绝对值的和，将此绝对值的和除以2，就得到一个消除了所有热电势影响的电阻值。热电势之所以会被消除，是因为热电势是由于不同金属连接在一起形成了热电偶效应，所以产生了热电势，但它并不随回路激励电流的方向改变而改变极性，所以在运算相减时就被消去了。

3、三线铂电阻测量

8508A的铂电阻测量除了有两线和四线测量模式，还有三线测量模式，可以用来测量工业铂电阻。在测量三线铂电阻时，需要如图所示把8508A的Input LO和Sense LO之间短接，然后把三线铂电阻引线分别连接到InputHI、LO和Sense HI上面。在测量时，系统内部首先进行一次两线测量，然后再进行一次四线测量，最后再进行一次运算，用2倍的四线测量结果减去两线测量结果，由于被测铂电阻三根引线电阻值应该是相等的，从而可以消除三根引线电阻的影响，得到精确的被测三线铂电阻的阻值，并进而得到温度值。

二、如何用8508A进行铂电阻温度测量1.  铂电阻探头温度显示

选择测量温度功能（PRT）键，显示铂电阻探头选择菜单，如果之前定义过探头，可以直接按上下键选择探头编号，按OK键确认，之后经过十多秒钟，根据测量分辨力的设置，测量的温度就会显示在左侧主屏幕，右侧显示器则会显示探头编号和测量的电阻值。

2. 铂电阻探头参数配置

此时按下 CONFIG（设置）键，显示铂电阻设置菜单，可以按Units下方軟键选择温度显示单位K、°C、°F （绝对温度，摄氏温度，华氏温度），或按Resl下方軟键选择测量分辨力位数（5、6、7、8），或按PROBE进入探头菜单，其中可以编辑探头、增加新探头、删除探头或者退出探头菜单。

如果选择增加一支新探头，按下 New 新建下方软键，首先显示输入探头编号菜单，根据自己对探头编号的定义，按下8508A面板上各按键所对应的数字输入并按Enter軟键确认。

之后在CONNECTION连接菜单，选择探头测试连接线类型（2Wr、3Wr、4Wr），并按Enter軟键确认。

在之后的转换公式菜单，会显示温度转换公式选择菜单，共有四种类型的探头参数可选

a.      ITS90：按照ITS-90温标设置铂电阻的Rtp、a+、b+、c+、a-、b-六个参数。

b.      cvd-a:  按照Callendar vanDuesen克伦戴尔万杜森公式设置铂电阻的R0，a，b 和 d 参数。

c.      cvd-A:  按照Callendar vanDuesen克伦戴尔万杜森公式设置铂电阻的R0，A，B 和C参数。

d.      cvddefault:  按照Callendarvan Duesen克伦戴尔万杜森公式设置标准铂电阻的R0值； A，B 和C 参数选用默认值： A=3.9083E-3, B=-5.775E-7,C=-4.183E-12。

3. 探头配置实例

国内计量部门在标准铂电阻的校准证书中，都会给出在不同固定点温度时的测量值，并且给出各温区偏差函数的系数。关于如何认识标准铂电阻的校准证书，建议大家阅读福禄克的应用文章《如何看懂标准铂电阻检定证书》了解更多。

如图是一个用户单位的铂电阻证书，我们如何把这个证书的测试数值转换为8508A的ITS-90铂电阻探头的参数值呢？

可以看出，此证书表明该探头分别在锌点、锡点、水三相点、镓点、汞点和氩点进行了校准，并给出了水三相点的电阻值和第8温区的函数系数及第四温区的函数系数。在8508A上，如果铂电阻探头在第8温区校准过，那么a+就对应于a8，b+就对应于b8，同理在第4温区校准过，那么a+就对应于a4，b+就对应于b4，其他没有给出的系数都选择0。

如图所示是b-参数输入后的界面，其他参数类似。

下图是使用这支编号为1226的铂电阻传感器与8508A四线连接后校准一个恒温槽的温度示意图，恒温槽温度设置为20.00℃，8508A实测槽内温度为19.83753℃,铂电阻当前阻值为27.316625Ω。

对于普通工业铂电阻，可以采用cvddefault这种转换公式，只需要输入铂电阻的R0值即可，其他A、B、C系数都已采用默认值。

8508A可以保存最多100支探头的参数，这对于一般实验室是足够用了，可以很方便的在探头校准完毕即输入参数值，使用时连上探头，调出参数即可使用。

三、使用8508A进行温度测量的优势

1.  8508A具有优异的温度测量指标

下面列表是8508A的温度测量准确度，可见在95%置信度概率下，8508A在0 ~ 200Ω量程电阻的总测量不确定度是±(7.5ppm读数+0.14mΩ),折算的等效温度准确度最优可达0.0020℃，这个准确度完全可以与某些电桥的测量准确度媲美。

2.  8508A/01铂电阻测量的比率测量模式，可以获得更高准确度

8508A/01带有01选件，即后面板输入选件。有了这个选件，可以按前面板的INPUT按键，切换通道测量为SCAN交替测量模式，并且选择F/R比率测量模式。这样只要在后面板接入一个标准铂电阻把它作为参考探头，在前面板接入被测铂电阻，就可以通过此模式测量出被测探头和参考探头的比率值。此时由于使用的是8508A的短期传递不确定度，电阻测量指标比直接测量高出约10倍，因此可以获得更高准确度。

电阻量程	电阻测量不确定度
	传递不确定度 20分钟±1℃	2线 附加误差 （Ω）	3线 附加误差 （Ω）	温度系数±ppm读数/℃
				15 – 30 ℃	5 – 15 ℃
	±（ppm读数+  mΩ）				30 – 40 ℃
0 ~ 199.990000Ω	0.8 + 0.14	0.1	0.005	0.6	1.0
200 ~ 1999.90000Ω	0.2 + 0.5	0.1	0.005	0.5	0.8

3.  8508A铂电阻测量具有自动正反向电流测量，可以克服热电势影响

8508A在四线铂电阻测量模式下，是自动启用正反向电流测试，即前述真欧姆测试，因此可以消除热电势影响。在两线和三线测量模式下，只能使用单向电流进行测试。

4.  8508A铂电阻测量是低电量测量，减少自热效应

为了配合测量测温电阻（如铂电阻）的需要，8508A测量铂电阻时的激励电流是1mA，是一种低电流模式，测量时可以大大减少由测量电流引起的加热效应。

5.  8508A铂电阻测量可以一次进行多支铂电阻的检测，提高工作效率

对于工业铂电阻的校准工作，一般需要利用比较法同时测量多支被测铂电阻与标准铂电阻的差值，这时，可利用将8508AINPUT HI和LO端引出的激励电流串联流过所有标准铂电阻和被测铂电阻，用8508ASense HI和LO分别连接到测量的铂电阻读取测量结果，从而实现一次进行多支铂电阻的检测工作，大大提高工作效率。此时，为保证测量准确度，需要检定的速度较快，以避免热源温度发生变化。当然，也可利用程控的低热电势开关切换测量端，从而实现更快捷的操作。

四、总结

8508A提供了2、3、4线的铂电阻PRT或者标准铂电阻SPRT温度测量能力，温度范围从-200°C 到600°C。仪器能够同时给出温度读数和电阻读数，并具有ITS-90和按Callendarvan Duesen克伦戴尔万杜森公式的线性化能力，与测量电阻时一样，温度测量时也采用电流正反向技术以消除热电势引起的误差。因此，8508A测量温度准确可靠，对于温度测量和铂电阻PRT校准工作都是一种理想的测量工具。

不知你是否实际使用过8508的RTD测量功能，你说它十几秒就可读数，呵呵，好好用用再说吧，我告诉你，它读一个数你可以听到8声继电器切换，而且0.14mohm的噪音水平，还是95%置信度的，还敢跟电桥比？

正学习8508测试

哈哈  看到了图中的7320恒温槽    我这边刚收到一台    平常干活用挺方便