選擇溫度傳感器的技巧

熱電阻、熱電偶是溫度傳感器中常用的傳感元件，熱電偶的工作原理是，在不同溫度下，兩個(gè)不同金屬接觸面的兩端產(chǎn)生不同的弱電壓，通過放大電路測(cè)量溫度，主要用于測(cè)量高溫。熱電阻的工作原理是，電阻值主要用于測(cè)量隨溫度變化的小溫度變化。在測(cè)量溫度時(shí)，應(yīng)該如何選擇這兩個(gè)溫度傳感器?

　　一、區(qū)別

　　1.雖然兩者都是接觸式溫度傳感器，但兩者的溫度測(cè)量范圍不同。熱電偶在高溫環(huán)境中使用，因?yàn)閮烧咴谥虚g.在低溫區(qū)，輸出熱電勢(shì)很小。當(dāng)電勢(shì)為小時(shí)，對(duì)抗干擾措施和二次表的要求很高，否則測(cè)量不準(zhǔn)確。此外，在低溫區(qū)，冷端溫度變化和環(huán)境溫度變化引起的相對(duì)誤差非常突出，不易獲得全額補(bǔ)償。

　　此時(shí)，在中低溫下，熱電阻的測(cè)溫范圍一般為0~500，甚至可以測(cè)量較低的溫度(例如，較低的低溫可以用碳電阻測(cè)量)。鉑熱電阻現(xiàn)在正常使用Pt100，(也有Pt50、100和50代表熱電阻在0度時(shí)的電阻值，在舊分度號(hào)中使用BA1，BA2來表示，BA0度時(shí)電阻值為46歐姆，工業(yè)上也有銅電阻，分度號(hào)為CU50和CU100，但測(cè)溫范圍較小，如在0~150之間，在某些特殊場(chǎng)合還有銦電阻、錳電阻等。

　　2.熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)。二次表是一種電子電位差表，用于提高精度。電阻是根據(jù)導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而工作的，二次表是一個(gè)不平衡的橋。

　　3.從熱電偶溫度測(cè)量的原理可以看出，只有當(dāng)其冷端溫度恒定時(shí)，被測(cè)溫度才能與熱電勢(shì)形成單值函數(shù)關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，使用具有熱電特性和相應(yīng)熱電偶特性的廉價(jià)連接線(也稱為補(bǔ)償線)將熱電偶的冷端延伸到溫度相對(duì)恒定的地方(比如0度)，例如，使用銅-康銅作為補(bǔ)償導(dǎo)線，以擴(kuò)展鎳鉻-鎳硅熱電阻。因此，從熱電偶到二次表的延長(zhǎng)線有兩條。

4.熱電阻與二次表之間用銅線連接。為了減少環(huán)境變化引起的測(cè)量誤差，一般采用三線制連法，其中兩根導(dǎo)線將熱電阻串聯(lián)在相鄰的兩個(gè)橋臂上，另一根導(dǎo)線吸引電源。使用時(shí)，每根導(dǎo)線的電阻值和調(diào)節(jié)電阻之和必須為5歐。

　　二、選擇技巧

　　在選擇溫度傳感器時(shí)，請(qǐng)使用以下技巧作為實(shí)用指南，以優(yōu)化測(cè)量性能，降低長(zhǎng)后期維護(hù)成本。

　　1.測(cè)量溫度范圍為-40℃和850℃請(qǐng)選擇熱電阻。熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料， 大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變，屬于靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也對(duì)自熱誤差極為敏感。

　　2.-200℃溫度，請(qǐng)使用繞線熱電阻。熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn)，快速穩(wěn)定，不會(huì)造成熱負(fù)載。不過也因此很不結(jié)實(shí)，大電流會(huì)造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致?lián)p壞。

　　3.比較好的方法是使用4線制和A類熱電阻。熱敏電阻在兩條線上測(cè)量的是溫度， 有較好的精度，但比熱偶貴， 可測(cè)溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變?cè)斐?00Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測(cè)量的電流控制應(yīng)用。

　　4.確保傳感器通過溫度變化循環(huán)“老化”保證長(zhǎng)期穩(wěn)定地治療。

　　5.步數(shù)低于0℃和高于600℃當(dāng)你有熱電阻時(shí)，你需要了解工藝條件來優(yōu)化結(jié)構(gòu)、溫度范圍、循環(huán)、壓力、流量、介質(zhì)、震動(dòng)及周圍環(huán)境條件(化學(xué)品/大氣)。

　　6.如果需要高精度，使用傳感器進(jìn)行微調(diào)。

　　7.如果使用長(zhǎng)線的三線加熱電阻，并且不能將其轉(zhuǎn)換為四線加熱電阻，請(qǐng)將三線熱阻替換為PT1000Ω熱電阻。

　　8.如果檢測(cè)溫度高于850℃，使用熱電偶。

　　9.如果使用熱電偶，請(qǐng)使用優(yōu)質(zhì)熱電偶和延長(zhǎng)線。

　　10.如果使用長(zhǎng)熱電偶延長(zhǎng)線，請(qǐng)確保其具有防噪功能。

　　11.用遠(yuǎn)程I/O替代受污染的熱電偶延長(zhǎng)線。

　　12.根據(jù)測(cè)溫范圍選擇：500℃上面一般選擇熱電偶，5000℃熱電阻一般選用如下;

　　13.根據(jù)測(cè)量精度選擇：熱電阻對(duì)精度要求較高，熱電偶對(duì)精度要求不高;

　　14.根據(jù)測(cè)量范圍選擇：熱電偶測(cè)量一般是指“點(diǎn)"溫度、熱電阻測(cè)量一般是指平均空間溫度。

　　15.由于熱電阻溫度傳感器的校準(zhǔn)簡(jiǎn)單，其校準(zhǔn)點(diǎn)僅為零和100所對(duì)應(yīng)的電阻值。校準(zhǔn)設(shè)備簡(jiǎn)單，校準(zhǔn)時(shí)間短。由于熱電偶溫度傳感器的升溫和降溫緩慢，熱電偶的校準(zhǔn)不僅時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備復(fù)雜，而且對(duì)環(huán)境有嚴(yán)格的要求。因此，當(dāng)測(cè)量介質(zhì)溫度滿足熱阻時(shí)，應(yīng)首先使用熱阻溫度傳感器。