热电偶和电阻温度检测器的基本特性及优缺点

我们如何测量温度?

温度是有效监测和控制各种工业应用的重要测量手段.

没有准确性,不正确的温度测量和控制会导致微不足道和错误的温度记录.

不正确的测量会导致设备故障,产品质量低下,甚至对人体健康造成严重威胁。

例如,控制食品和饮料行业的适当温度将确保食品的质量、味道和新鲜度。如果监测的温度不正确,错误的温度会给消费者带来健康风险。

工业中使用的两种装置的一个例子是热电偶(T/C)和电阻温度检测器(RTD).

热电偶和电阻温度检测器的基本特性

RTD和热电偶的定义

我们将首先定义电阻温度检测器(RTD)传感器。RTD可以作为一个小型线圈,作为一个精确的值电阻器,主要围绕玻璃或陶瓷线束。

这一结构将使它可以自由膨胀和收缩超过温度范围.绕组通常采用螺旋或鸟笼结构。

RTD也是一种被动装置。当RTD温度变化时,它必须由外部电子设备提供动力来测量电阻。

该电子装置通过RTD电阻传感器产生少量电流,以产生电压输出。

接下来,让我们来定义热电偶传感器。热电偶是两种不同类型的金属在一端焊接在一起,形成一个连接。

因此,当两种金属的连接被加热或冷却时,从加热或冷却效应产生一个小电压,并可以直接与温度相关。

热电偶是一种主动装置。

什么材料用于制造RTD或热电偶传感器?对于RTD传感器,最常用的元素是镍,铂,或铜线.

RTD所用材料

镍耐腐蚀性高,适合在恶劣环境中使用.与其他材料相比,它的成本也相对较低,这使它成为一个受欢迎的选择。

然而,镍具有相对较高的温度系数,这意味着它的电阻只能随温度变化迅速。

铂另一方面,它具有高温系数,因此在温度测量上非常精确。它还具有抗腐蚀性,使其适合在恶劣环境中使用。

然而,铂比镍贵得多,这可能使它在某些应用中不那么受欢迎。

最后,铜具有较高的电导率,使其适合在需要快速反应时间的应用中使用。与铂相比,它的成本也相对较低。

然而,铜的抗腐蚀性不如镍或铂,因此更不适合在恶劣的环境中使用。

热电偶材料

对于热电偶传感器,不同的导电金属会产生不同水平的小电压或电荷。

最常见的热电偶类型是由一个字母系统,如K,J,T和E。每个字母都是指热电偶中使用的两种不同金属的特定组合。

选择这些金属组合是因为它们的独特特性,如精度,响应时间和温度范围。

例如,K型热电偶是由铬合金和阿鲁梅尔金属,经常用于高温应用,如熔炉和锅炉。

另一方面,J型热电偶是由铁制品和康斯坦丁金属和用于低温应用如制冷系统。

正确的热电偶类型的选择取决于具体的应用,所以选择正确的热电偶来获得准确的温度读数是至关重要的。

温度范围

RTD和热电偶传感器根据所用材料类型和应用情况有一个测量范围。RTD可用于从-200摄氏度到+850摄氏度的温度。

相比较而言,热电偶可以测量-250度到+1800度.

准确性和敏感性

当我们比较RTD和热电偶的一些最常见的特征时温度传感器,正如图表所示,我们发现了一些利与弊。

那么,在做出选择之前,RTD和热电偶的优缺点是什么呢?

在选择RTD或热电偶之前,这里有几点需要考虑,

例如,RTD的测量范围在-200度到+850度之间,但对于热电偶来说,这是-250度到1800度。

因此,如果你需要测量一个高达1000度的温度,那么热电偶就是你可以选择的传感器。或者,如果你需要更多的敏感性,RTD是一个更好的选择。

回应时间是指温度测量装置以表示实际温度变化后的温度变化.

在电阻温度检测器和热电偶的情况下,响应时间可能因几个因素而异,包括设备的尺寸和材料、周围环境和所用温度计的类型。

一般来说,rds的响应时间比热电偶慢,但在更大的温度范围内更准确。

在高温应用中,热电偶往往具有更快的响应时间,但其准确性会受到电磁干扰的影响。

为了选择合适的温度测量装置,重要的是考虑应用的具体要求,包括所需的精度、温度范围和响应时间。

这些只是一些最常见的特征。在选择每个温度传感器之前,总是参考数据表.

RTD和热电偶的优点和缺点

那么,在做出选择之前,RTD和热电偶的优缺点是什么呢?

在选择RTD或热电偶之前,这里有几点需要考虑,

研究资助计划的证明

-可测量较低范围,

-RTD更准确,

-RTD输出是线性的。

建议书的数量

-RTD更贵,

-RTD不适合温度超过摄氏50度或华氏1562度,

-与温度变化有关的反应时间较慢。

一些热电偶点需要考虑,

热电偶的优点

热电偶比热电偶便宜,

热电偶可以测量更高的范围,

热电偶反应时间更快。

热电偶的数量

热电偶的输出是非线性的,

热电偶的精度很差,

热电偶的稳定性差,输出结果差。

何时使用RTD及热电偶

在你要求最高精度的应用中,成本不成问题,你的测量温度小于+800度,那么RTD的选择是最好的。

至于热电偶,如果温度超过+800摄氏度,那么你最好的传感器就是热电偶。在为您的应用程序选择正确的传感器之前,应该先考虑许多因素。

以下是在为控制应用程序选择传感器时需要考虑的一些因素:

-你应用的测量范围,

-你的应用程序所需的测量精度,

-测量随使用时间的变化,

-单点测量缩小到精确点,

-传感器的灵敏度,

-传感器的成本。

这些只是在你做出决定之前需要考虑的几个因素。

现实世界的例子

我们在本文开头提到,RTD和热电偶可以在所有类型的工业应用中找到,比如食品和饮料工业控制烤箱、加热器和冰柜的温度过程。

它们也可以在你的汽车中找到,监测排气管的排气温度,发动机温度传感器,甚至发动机的机油温度。

结论

这些只是设计工程师在决定之前必须考虑的几个因素.

总之,在本文中,您了解了用于温度传感应用的电阻温度检测器和热电偶之间的区别。以下是这篇文章给你的主要建议:

准确性:在温度测量方面,rds比热电偶更准确。热电偶的温度准确度是0.5℃,热电偶的温度准确度是2℃.

温度范围热电偶的温度范围比传统温度更大,可以测量-250℃至+1800℃的温度,而传统温度可测量-200℃至+850℃的温度。

响应时间:热电偶的响应时间比无线电热电偶快,而无线电热电偶的响应时间慢1-2秒。

代价:热电偶比无线电终端更便宜,使其成为不需要高精度或成本是主要问题的应用的首选选择。

稳定*与热电偶相比,生殖器更稳定,更持久,因为生殖器是用高质量材料制作的,不易受到损害。

如你所见,RDS和热电偶都有其优点和缺点,两者之间的选择取决于温度传感应用的具体要求。

审核编辑：汤梓红