NTC热敏电阻

如何选择和使用合适的温度传感器

发布时间:2019-01-19    文章来源:敏创原创    点击次数:

在简要回顾了RTD,IC传感器,热敏电阻和热电偶如何构建并用于测量温度之后,我们将讨论这些传感器之间的区别。我们针对每种类型解决温度范围,公差,准确度,互换性以及相对优缺点。我们的目的是让读者更好地了解何时使用每种类型的传感器及其原因

热电阻。这些器件包含金属传感元件,这是一种随温度改变电阻的电阻器。这种阻力的变化是很好理解的并且是可重复的。RTD中的传感元件通常包含一个线圈或一个导电薄膜网格,其中有一个导体图案切入其中(见图1)


图1.两种流行的RTD设计,绕线元件(左)和薄膜式元件(右)
都使用铂作为传感元件,因为它作为电阻器具有可预测性。

连接到传感元件的延长线允许从一定距离测量其电阻。然后将传感元件封装成使其可以放置在工艺中的位置,在该位置它将达到该工艺中存在的相同温度(参见图2)。



图2.设计RTD传感器非常重要,以便
尽快达到过程温度此处显示的探头设计是浸入式应用的良好配置。

IC传感器。IC传感器利用半导体材料的可变电阻特性。它们提供线性电压或电流输出,尤其是在低温下。这些器件可以提供数字形式的直接温度读数,因此无需A / D转换器。因为IC传感器可以具有存储器,所以它们可以非常精确地校准,并且可以在诸如通信网络的应用中的多传感器环境中操作。
 
热敏电阻。热敏电阻(热敏电阻的收缩)也将温度与电阻相关联。与RTD相比,热敏电阻基于由半导体材料制成的元件,该半导体材料通常由金属氧化物的混合物组成。与RTD的特性相比,这种结构导致对温度变化的敏感度显着提高(每度数欧姆,而RTD每度数十欧姆)。由于热敏电阻不含铂等昂贵的金属,因此与RTD相比,它们具有显着的成本优势。然而,由于它们的电阻与温度特性是非线性的,因此热敏电阻通常用于在窄温度范围内测量温度,从而可以使非线性最小化。热敏电阻的工作温度范围也比RTD或热电偶窄。
 
热敏电阻被封装成与RTD类似的传感器配置,并采用特殊的传感器配置,利用其小尺寸和低质量来最大化空气响应时间。热敏电阻有两种基本类型:正温度系数(PTC),随温度升高而呈现电阻增加;负温度系数(NTC),其电阻随温度升高而降低。
 
热电偶。热电偶包含两个由不同材料制成的电导体,这些材料在一端连接。将暴露于过程温度的导体末端称为测量结。另一端(通常是导体连接到测量设备的位置)称为参考接点(参见图3)。
 

图3.虽然外部与RTD类似,但热电偶可用于

更高温度的应用,但从长远来看它们的表格较少。

当热电偶的测量和参考结处于不同温度时,在导体中形成毫伏电位。了解所使用的热电偶的类型,其毫伏电位的大小以及参考结的温度允许用户确定测量结处的温度。
在热电偶导体中产生的毫伏电位是结构材料的函数。有些材料比其他材料制造出更好的热电偶,因为它们产生的毫伏电位更具可重复性和良好的建立性。这些热电偶已经给出了特定的类型名称,包括E,J,K,N,T,B,R和S型。这些装置彼此不同的方式将在后面解释。



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