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内接式连接器

常见测温元件的对比:热电偶、热电阻(RTD)、热敏电阻、测温芯片(IC)

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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