精密制药反应釜内，温度的毫厘之差足以颠覆产品质量；航空航天高温试验中，传感器必须直面千度烈焰的挑战。 在这类严苛场景下，PT100铂电阻温度传感器（简称PT100）以其卓越的精度、宽广的测温范围和出色的稳定性，成为工程师和科研人员心目中无可替代的温度测控基石。

一、核心原理：铂金的精准“热舞”

PT100的命名直白揭示了其核心特性：

• “Pt”：代表铂（Platinum），是传感器的核心感温材料。
• “100”：代表它在0°C（冰点） 时的标称电阻值为100欧姆（Ω）。

其工作原理基于铂金属一个重要的物理特性——电阻温度效应：随着温度升高，铂丝的电阻值会规律性地、近似线性地增加。这种变化关系被精确定义在国际标准（如IEC 60751）的铂电阻分度表中。通过精准测量电阻值的变化，利用分度表或公式即可计算出对应的温度值。铂金属本身优异的化学惰性和物理稳定性，是PT100实现高精度和可靠性的根本保障。

二、结构之秘：精密工艺的杰作

一个典型的PT100传感器绝非简单的铂丝绕制，其核心结构设计确保性能：

• 铂丝/膜： 核心感温元件。传统形式为纯铂丝精密绕制在陶瓷骨架（如云母片）上，以减少应力影响；现代工艺则广泛采用薄膜式（Thin Film），在高纯陶瓷基板（如氧化铝）上沉积形成极薄的铂膜层并进行激光修调。薄膜式体积小、响应快、成本更低且适合大批量产。
• 保护外壳： 通常采用不锈钢（如316L），提供机械防护和化学隔离，适应不同安装环境需求。
• 填充物： 铂丝元件周围常填充氧化镁粉（MgO） 等绝缘导热材料，增强机械强度、导热性和电气绝缘性能。
• 引线： 铂或铂合金引线或特定补偿导线连接感温元件与外部仪表。引线配置（两线、三线、四线）对精度影响至关重要。

三、无可比拟的优势：为何是铂电阻？

PT100能在众多温度传感器（如热电偶、热敏电阻）中脱颖而出，占据工业测量领域核心地位，主要归功于：

• 卓越的精度与重复性： 在合理的测量条件下，PT100能轻松达到±0.1°C甚至更高的精度水平，远优于热电偶（通常±1°C或更大）。其重复性极好，长期稳定性优异。
• 宽广的测温范围： 标准工业级PT100通常覆盖 -200°C至+850°C 的广阔温域，特殊设计可进一步拓展两端极限。
• 近乎线性的特性： 相对于热电偶复杂的非线性，PT100的电阻-温度关系曲线更接近直线，这使得数据处理和校准相对简便。
• 优异的稳定性与长期可靠性： 铂金属几乎不氧化（在洁净空气中），抗化学腐蚀能力强，不易老化漂移，保证长期测量的可信度。
• 信号处理优势： 输出为电阻变化量，相比热电偶的微弱电压信号，测量电路设计相对简单，抗干扰能力更强。

四、核心挑战与解决方案：引线电阻的干扰

PT100最核心的误差来源在于连接导线本身的电阻（Rlead）。在测量回路中，导线电阻会叠加到感温元件的真实电阻（Rt）上，导致温度读数偏高（尤其在导线较长时）。

为克服这一难题，工程师开发出不同的接线制式：

• 两线制： 最简单、成本最低，但无法消除引线电阻的影响，仅适用于导线极短或精度要求很低的场合。
• 三线制： 工业现场最主流、最实用的方案。增加一根相同材质、长度和线径的补偿引线。测量电路利用惠斯通电桥原理，可以在很大程度上抵消两根主要测量引线电阻的影响。这是兼顾精度、可靠性和成本的最佳选择。
• 四线制： 提供最高精度的方案。使用两根独立导线专门提供恒流激励，另两根导线专门测量电压降（Rt × I）。由于高输入阻抗的电压测量几乎不产生电流，因此引线电阻压降可忽略不计，完全消除其影响。主要用于实验室标定、高精度测量场合。

五、无处不在的应用：工业世界的温度脉搏

凭借其突出的性能，PT100已成为现代工业、科研测温的通用标准：

• 制造业： 塑料挤出机、注塑机料筒温度控制；热处理炉温监控；半导体制造刻蚀、扩散、CVD/PVD工艺控温。
• 过程工业： 化工管道反应器温度；炼油厂分馏塔温度；制药反应釜、冻干机温度；食品饮料杀菌、发酵、灌装温度监控。
• 暖通空调（HVAC）： 高精度环境温度、送/回风温度、冷水/热水温度测量。
• 能源电力： 发电机、变压器绕组温度监控（常结合三线制远传）；锅炉、热交换器温度测量。
• 科研与实验室： 恒温箱、培养箱、环境试验箱；材料性能测试；精密科学实验中的温度基准。
• 汽车工业： 发动机冷却液温度、进气温度；新能源电池包温度监控（结合薄膜式小体积优势）。
• 航空航天： 发动机试车、燃烧室、关键部件温度监测（需特种高温型）。

六、选型与应用要点：发挥最佳性能

要保证PT100准确稳定工作，选型与应用时需注意：

• 接线制式选择： 优先选用三线制，确保长距离传输精度。实验室或最高精度场合选四线制。避免在工业现场使用两线制（除非极短距离、低精度要求）。
• 探头结构选择： 根据测温环境压力、气氛、腐蚀性、机械振动、空间限制和响应速度要求，选择保护管材质（不锈钢304/316/哈氏合金等）、直径、长度、插入深度以及感温元件类型（绕线式/薄膜式）。
• 测量仪表的匹配： 确保二次仪表（变送器、PLC、DCS输入卡件）的激励电流适当（避免Pt100自热引起误差），支持三线制接线并能正确进行引线电阻补偿（如使用专用三线制输入卡）。
• 振动与应力： 剧烈的机械振动会对铂丝（特别是绕线式结构）造成应力，影响电阻稳定性甚至损坏。选择抗振设计或薄膜式探头。
• 安装位置： 确保感温点与需要测量的介质充分接触。