热电阻RTD 与 热电偶T/C ：如何选择使用？

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指标。

不准确、不正确的温度测量和控制可能会导致温度记录异常。

不正确的温度测量可能会导致设备故障、产品质量下降，甚至对人体健康造成严重风险。

例如，在食品和饮料行业中控制适当的温度将确保食品的质量、风味和新鲜度。如果测量的温度不正确，错误的温度可能会给消费者带来健康风险。

根据具体应用，使用合适设备来准确测量温度。

工业中使用的两种常用测量温度的传感器是热电偶(T/C) 和热电阻(RTD)。

RTD和热电偶的基本特性

RTD 和热电偶的定义

RTD 由精确值电阻线，以玻璃或陶瓷线为中轴，旋转缠绕制成小线圈制成。

这种结构将使其能够在温度范围内自由膨胀和收缩。缠绕通常以螺旋或鸟笼结构来制成。

RTD 也是一种无源器件。它必须由外部电子设备供电，以测量 RTD 温度变化时的电阻。

电子设备经过 RTD 热电阻并产生小电流，从而产生电压输出作为测量结果。

热电偶(T/C)是由两种不同类型的金属在一端焊接在一起，形成一个连接点。

因此，当两种金属的接合处被加热或冷却时，加热或冷却效应会产生一个小电压，并且可以直接与温度相关。

热电偶是一种有源元件。

RTD 或热电偶传感器使用哪些材料制造？对于 RTD 传感器，最常用的材料是镍、铂或铜。

RTD 使用的材料

镍具有很高的耐腐蚀性，非常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，使其成为最受欢迎的选择。

而且，镍具有相对较高的温度系数，这意味着其电阻仅随温度快速变化。

另一方面，铂具有高温度系数，使其温度测量精度很高。它还耐腐蚀，非常适合在恶劣环境中使用。

然而，铂比镍贵得多，这使得它不太适合某些应用。

最后，铜具有高导电性，非常适合需要快速响应时间的应用。与铂相比，它的成本也相对较低。

然而，铜的耐腐蚀性不如镍或铂，因此不太适合在恶劣环境中使用。

热电偶所用材料

对于热电偶，不同的导电金属会产生不同程度的电压或负载。

最常见的热电偶类型由字母系统表示，例如 K、J、T 和 E。每个字母表示热电偶中使用的两种不同金属的特定组合。

这些金属组合因其独特的特性而被选择，例如精度、响应时间和温度范围。

例如，K 型热电偶由铬镍铁合金和镍铝合金制成，通常用于熔炉和锅炉等高温应用。

另一方面，J 型热电偶由铁和铜镍合金制成，用于制冷系统等低温应用。

选择正确的热电偶类型取决于具体应用，因此选择正确的热电偶类型以获得准确的温度读数至关重要。

温度范围

RTD 和热电偶传感器的测量范围取决于所使用的材料类型和应用场景。RTD 可在 -200 ℃至 +850 ℃的温度范围内使用。

相比之下，热电偶的测量范围为 -200 ℃至 +1800 ℃。

准确度和灵敏度

在高温应用中，热电偶往往具有更快的响应时间，但其精度可能会受到电磁干扰的影响。

为了选择合适的温度测量设备，重要的是要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功能。选择每个温度传感器之前，请务必参阅其参数表。

RTD 和热电偶的优缺点

那么，在做出选择之前需要考虑 RTD 和热电偶的优缺点是什么？

在选择 RTD 或热电偶之前，需要考虑以下几点：

RTD 的优点

• RTD 可以测量较窄范围
• RTD 更准确
• RTD 输出是线性的

RTD 的缺点

• RTD 更贵
• RTD 不适用于超过 +850 ℃ 的温度
• RTD 对温度变化的反应时间较慢

热电偶的优点

• 热电偶比 RTD 便宜
• 热电偶可以测量更宽的范围
• 热电偶反应时间更快

热电偶的缺点

• 热电偶的输出是非线性的
• 热电偶精度较差
• 热电偶输出结果稳定性较差

何时使用 RTD 或 热电偶

在您需要最高精度、不考虑成本且测量温度低于 +800 ℃的应用中，那么选择 RTD 是最佳选择。

至于热电偶，当温度超过 +800 ℃时，最好的传感器就是热电偶。在为您的应用选择正确的传感器之前，应首先考虑许多因素。

为您的控制应用选择传感器时需要考虑以下一些因素：

• 您的应用的测量范围
• 您的应用需要的测量精度
• 测量值会随着使用时间的推移而发生漂移
• 单点测量范围缩小到精确点
• 传感器的灵敏度
• 传感器的成本

这些只是做出决定之前需要考虑的几个因素。

实际的例子

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，例如食品和饮料行业控制烤箱、加热器和冰柜中的温度过程。

它们也可以像在您的汽车中一样靠近，监测排气管的废气温度、发动机温度传感器，甚至发动机油温。

结论

这些只是工程师在做出决定之前必须考虑的一些考虑因素。

总之，在本文中，您了解了用于温度传感应用的 RTD（热电阻）和热电偶之间的区别。以下是本文的要点：

• 准确性：RTD 在温度测量方面比热电偶更准确。RTD 的温度精度为 ±0.5°C，而热电偶的精度为 ±2°C。
• 温度范围：与 RTD 相比，热电偶具有更宽的温度范围，可以测量 -200°C 至 +1800°C 的温度，而 RTD 可以测量 -200°C 至 +850°C 的温度。
• 响应时间：与 RTD 相比，热电偶的响应时间更快，而 RTD 的响应时间较慢，为 1-2 秒。
• 成本：热电偶比 RTD 便宜，这使得它们成为低精度或低成本应用的首选。
• 稳定性：与热电偶相比，RTD 更稳定、更耐用，因为 RTD 由优质材料制成，不易损坏。

如上所述，RTD 和热电偶都有各自的优点和缺点，两者之间的选择取决于温度传感应用的具体要求。