发布日期:2022-11-05 点击率:76
常见的测温元件有四种:热电偶、热电阻(RTD)、热敏电阻、测温芯片(IC)。下面我们分别介绍一下各自的原理及特点,并对比优缺点。
热电偶:基于塞贝克效应,两种不同金属组成的两根电线两端相连并且对其中一端进行加热时,热电电路中会有连续的电流流动。从理论上讲,任何两种不同导体都可以配制成热电偶,但是作为实用的测温元件,一般选用热电性质稳定、物理化学性质稳定、电阻温度系数小、比热小、线性度高的材质。标准化热电偶一般有S、B、E、K、R、J、T这七种,它们对应的测温范围,以及热电势-温度曲线都不一样,具体可查询对应的分度表。
热电阻(RTD):金属的电阻率表现出明显的温度依赖性,金属导体的电阻值随温度而变化。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外还有采用镍、锰、铑等材料,因为它能在承受高温同时保持出色的稳定性。热电阻体的引线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。
热敏电阻:与RTD一样,热敏电阻也是温度敏感的电阻。热敏电阻通常由半导体材料制成,有正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)之分,大多数热敏电阻都采用负温度系数,即其电阻随温度升高而减小。NTC的电阻值变化可以达到每摄氏度几个百分点,以便热敏电阻电路能够检测到温度的微小变化,而使用RTD或热电偶电路无法观察到这样的变化。热敏电阻的高电阻率为其提供了独特的测量优势。
灵敏度提高的代价是损失了线性度,热敏电阻是一个极端的非线性元件,它高度依赖于工艺参数,目前制造商无法将热敏电阻曲线标准化到RTD和热电偶的标准化程度。由于是半导体,热敏电阻比RTD或热电偶更容易在高温下永久失准。热敏电阻可制成非常小的尺寸,这意味着它们将快速响应温度变化,但是其较小的热质量使其特别容易受自加热误差的影响。热敏电阻比RTD或热电偶脆弱得多,必须小心安装以避免破碎或连接分离。
测温芯片(IC):它其实是人为定制的智能元件,可以配置电压或电流输出,并且能实现与绝对温度成线性比例的输出。但是它和热敏电阻一样,具有有限的温度范围,自动加热和脆弱的问题同样很明显,并且需要给它提供外部电源。
以下是这四种测温元件的优缺点对比表:
热电偶 | 热电阻(RTD) | 热敏电阻 | 测温芯片(IC) | |
优点 | 自供电 结构简单 耐用 实惠 多样 温度范围广 | 最稳定 最精确 比热电偶更线性化 | 输出值高 响应快速
| 最线性化 输出最高 实惠 |
缺点 | 非线性 输出电压低 需要基准 最不稳定 最不敏感 | 昂贵 需要电源 磁阻小 绝对电阻低 | 非线性 受限的温度范围 脆弱 需要提供电源 会自加热 | T<200℃ 需要提供电源 会自加热 输出值范围受限 |
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