如何識(shí)別熱電阻溫度傳感器和熱電偶溫度傳感器
2021-06-06 來(lái)源：www.m.jjjthw.com 次
如何識(shí)別熱
為了確定一個(gè)傳感器可能是熱電偶或熱電阻是測(cè)量電阻使用伏特歐姆表。如果傳感器有兩根導(dǎo)線，測(cè)量?jī)筛鶎?dǎo)線之間的電阻。如果傳感器是熱電偶，那么你只需要測(cè)量這段電線的電阻。
大多數(shù) RTD的zui高溫度限制在1000華氏度。相比之下，某些熱電偶可以用來(lái)測(cè)量華氏2700度。
熱釋電阻溫度探測(cè)器(RTD)是專門(mén)設(shè)計(jì)的，以確保精確和可重復(fù)的溫度與電阻特性。該傳感器構(gòu)建在一個(gè)獨(dú)特的應(yīng)變免費(fèi)的方式，并只使用高品質(zhì)的 RTD 元素。根據(jù)客戶的要求，使用陶瓷、線繞元件、平膜技術(shù)元件或軍用特殊防振元件，以確保提供zui合適的規(guī)格。特點(diǎn)及好處準(zhǔn)確性。一個(gè)特殊的過(guò)程結(jié)合應(yīng)變免費(fèi)建設(shè)與全纏繞支持可靠，準(zhǔn)確的讀數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)的 RTD 元件，并在平面薄膜元件的鉑是蝕刻在基板上。高信噪比輸出。增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木?，并允許傳感器和測(cè)量設(shè)備之間有更大的距離?；Q性。無(wú)應(yīng)變結(jié)構(gòu)和精密微調(diào)允許元素從不同的批次被替換而不需要重新校準(zhǔn)。敏感性。自我加熱是zui小的，允許精確測(cè)量。當(dāng)絕緣電阻值超過(guò) IEC-751標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，溫度系數(shù)(alpha)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格控制。標(biāo)準(zhǔn)化。這些元素可以滿足或超過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)的要求。IEC-751標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí) a 和 b 分別非常適合工業(yè)應(yīng)用。公差等級(jí)高達(dá)1/10 DIN 也可以提供更高的精度要求。在較寬溫度范圍內(nèi)的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。煙火銷(xiāo)售使用一個(gè)高度控制的生產(chǎn)過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)元件是建立抵抗機(jī)械振動(dòng)和沖擊，但是，在有高的機(jī)械振動(dòng)暴露，特別制造的軍事規(guī)格厚膜 RTD 元件可以提供適合的應(yīng)用。重復(fù)性。即使長(zhǎng)時(shí)間暴露在操作范圍內(nèi)的溫度下，所有元件的重復(fù)性值都超過(guò)了 IEC-751。
應(yīng)用•空氣調(diào)節(jié)和制冷服務(wù)•食品加工•爐子和烤架•紡織品生產(chǎn)•塑料加工•石化加工•微電子學(xué)•空氣、氣體和液體溫度測(cè)量•廢氣溫度測(cè)量。
何時(shí)使用 RTDs? 當(dāng)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是客戶規(guī)范的要求時(shí)。精確度必須擴(kuò)展到很寬的溫度范圍。•當(dāng)區(qū)域感應(yīng)而不是點(diǎn)感應(yīng)改善控制時(shí)。•當(dāng)需要高度的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)。優(yōu)點(diǎn)•線性相對(duì)于寬工作范圍•寬工作溫度范圍•高工作溫度范圍•互換性相對(duì)于寬工作溫度范圍•良好的穩(wěn)定性•低靈敏度•高成本•無(wú)點(diǎn)感應(yīng)•受沖擊和振動(dòng)影響•需要三線或四線操作
安裝 RTD 元件的主要考慮因素是有足夠的浸泡，以確保 RTD 不平均工藝和設(shè)備或結(jié)構(gòu)外的溫度。RTD 不像熱電偶一樣是一個(gè)點(diǎn)測(cè)量裝置，因此需要有一個(gè)完全浸沒(méi)的主動(dòng)傳感區(qū)域，以確保 RTD 是測(cè)量實(shí)際工藝溫度。當(dāng)安裝熱電偶套管時(shí)，沿著傳感器軸好的40毫米熱傳遞是至關(guān)重要的。RTD 傳感器的主動(dòng)傳感區(qū)。這個(gè)區(qū)域取決于在構(gòu)建中使用的 RTD 元素的長(zhǎng)度。傳感器可以設(shè)計(jì)成提供平均溫度指示。傳感器的選擇有許多選擇，以考慮當(dāng)選擇正確的 RTD 元素為您的要求: 溫度額定容差，準(zhǔn)確性，和互換性。時(shí)間響應(yīng)距離控制或測(cè)量設(shè)備。zui常用的結(jié)構(gòu)是將 RTD 元件和連接電線放入封閉的金屬管中，用減振和/或傳熱材料如氧化鋁粉末包裹管子，并用環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂或陶瓷水泥封閉管子的開(kāi)口端。Rtd 中zui常用的金屬管是由316不銹鋼(用于約480 ° c)或 Inconel (用于約650 ° c)制成的。減振/傳熱材料在溫度范圍內(nèi)變化很大。這些材料是由制造商選擇，以提供zui佳性能的基礎(chǔ)上zui高溫度預(yù)期使用。另一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)是使用礦物絕緣金屬護(hù)套(MIMS)電纜，其中 RTD 元件插入一個(gè)鉆孔，連接到氧化鎂(MgO)絕緣的鎳或銅電線上。末端用氧化鎂絕緣，末端用焊接封閉，另一端用延長(zhǎng)線連接，然后如上所述進(jìn)行密封。環(huán)氧樹(shù)脂密封化合物通常不會(huì)用于200至260 ° c 以上。陶瓷水泥可以暴露在攝氏1200度或更高的溫度下，但需要密封劑以防止水分進(jìn)入水泥和下面的振動(dòng)抑制/熱傳遞材料。鉑熱電阻中具有zui低溫度能力的材料通常是建筑中使用的電線和絕緣材料。Pyrosales 提供兩種結(jié)構(gòu)，低溫和高溫。在低溫結(jié)構(gòu)中，聚四氟乙烯絕緣鍍鎳銅線用于連接 RTD 元件。不銹鋼管是填充氧化鋁粉末，以提供支持的元素，并有一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂密封。這種結(jié)構(gòu)通常限于攝氏250度。高溫建筑使用鎳線和陶瓷絕緣體，或 MIMS 電纜含有鎳線。所述鎳線和陶瓷結(jié)構(gòu)為填充氧化鋁粉以支撐所述元件。密封膠的使用將取決于溫度額定值的過(guò)渡點(diǎn)。這兩種結(jié)構(gòu)都可以使用到大約650 ° c 的溫度，但是如果仔細(xì)選擇元件，使用 Inconel 護(hù)套 MIMS 電纜，這種結(jié)構(gòu)可以延伸到大約850 ° c。公差、精度和互換性: 公差和精度是溫度測(cè)量中zui容易被誤解的術(shù)語(yǔ)。公差一詞是指在某一特定點(diǎn)上的不確定程度或可能的誤差。精度是指在規(guī)定范圍內(nèi)公差的無(wú)限數(shù)量。例如，RTDs 包含一個(gè)敏感元件，該元件在特定溫度下具有特定的電阻。這一要求zui常見(jiàn)的例子是 DIN/IEC 標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足 DIN/IEC 標(biāo)準(zhǔn)的要求，一個(gè) RTD 必須在0 ° c 具有100歐姆 ± 0.12% (或0.12歐姆)的電阻，才能被認(rèn)為是 b 級(jí)傳感器(a 級(jí)傳感器為100歐姆 ± 0.06%)。公差 ± 0.12歐姆只適用于0 ° c 的電阻，不能適用于任何其他溫度。下面是 a 類 RTDs 的互換性表，它為用戶提供了特定溫度下的公差表。請(qǐng)參閱引線電阻對(duì)被測(cè)電阻有重大影響。補(bǔ)償這些額外電阻的能力將影響所選擇的裝配類型和系統(tǒng)精度。zui常見(jiàn)的組裝類型是三線制 RTD。在這里，引線電阻在橋式電路中得到補(bǔ)償。為了達(dá)到zui高的精度，唯一的選擇是使用一個(gè)4線電阻，其中導(dǎo)線電阻誤差是消除。
時(shí)間響應(yīng)當(dāng)選擇zui適合您的工藝的裝配風(fēng)格時(shí)，必須考慮傳感器對(duì)溫度變化的反應(yīng)速度。如果使用熱電偶套管，響應(yīng)時(shí)間將大大增加，在設(shè)計(jì)熱電偶套管/傳感器系統(tǒng)時(shí)必須注意。熱電偶套管內(nèi)徑應(yīng)該與 RTD 直徑緊密匹配，以便實(shí)現(xiàn)良好的熱接觸，從而zui大限度地提高熱傳遞。如果快速響應(yīng)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，那么元素和探針越小，時(shí)間響應(yīng)就會(huì)越快。然后在可實(shí)現(xiàn)的響應(yīng)時(shí)間和傳感器是否適合于承受工藝環(huán)境之間進(jìn)行權(quán)衡。與控制或測(cè)量設(shè)備的距離安裝 RTD 組件的位置將決定所需 RTD 的類型。如果控制/測(cè)量點(diǎn)相對(duì)接近安裝的傳感器，那么直接將電纜連接到儀器上是可行的。對(duì)于較長(zhǎng)的距離，檢查儀器的輸入規(guī)格，以確定引線阻抗是否過(guò)大。在這些情況下，推薦使用4-20mA 的發(fā)射機(jī)。(4-20mA 的發(fā)射機(jī)將電阻轉(zhuǎn)換為電流，通過(guò)兩根導(dǎo)線傳輸，損耗zui小)。對(duì)與 RTD 程序集相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行疑難解答往往是簡(jiǎn)單易行的。由于 RTD 元件容易受到振動(dòng)或機(jī)械沖擊的破壞，zui有可能的問(wèn)題是元件是開(kāi)路的。根據(jù)裝配的類型，可以用萬(wàn)用表輕松地確定這一點(diǎn)。漂移問(wèn)題通常更加微妙。由于鉑很容易被污染，引入雜質(zhì)可以改變基本電阻，而且對(duì)溫度響應(yīng)的電阻與純鉑的電阻有很大的不同。在這種情況下，確定是否存在誤差的唯一方法是校準(zhǔn) RTD 傳感器。溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)每種類型的溫度傳感器都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。RTD 強(qiáng)度: RTD 通常用于重復(fù)性和準(zhǔn)確性是重要考慮因素的應(yīng)用中。正確構(gòu)造的 Pt100 RTDs 具有可重復(fù)的電阻隨時(shí)間變化的溫度特性。如果一個(gè)過(guò)程將在一個(gè)特定的溫度下運(yùn)行，那么 RTD 在該溫度下的電阻可以在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定，并且隨著時(shí)間的推移不會(huì)發(fā)生顯著的變化。Rtd 還允許更容易的互換性，因?yàn)槠湓瓉?lái)的變化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱電偶。例如，在200 ° c 使用的 k 型熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)誤差限度為 ± 2.2 ° c。在同一溫度下，Pt100Ohm DIN，b 級(jí)鉑電阻器具有 ± 1.3 ° c 的互換性。Rtd 還可以與標(biāo)準(zhǔn)儀表電纜一起使用，用于連接顯示或控制設(shè)備，其中熱電偶必須有相應(yīng)的熱電偶線，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量。RTD 的弱點(diǎn): 在相同的配置，你可以期望支付更多的熱電阻比基本金屬熱電偶。RTDs 比熱電偶更昂貴，因?yàn)樾枰嗟慕Y(jié)構(gòu)來(lái)制造 RTD，包括傳感元件的制造，接線和傳感器的組裝。由于傳感元件的結(jié)構(gòu)，rtd 在高振動(dòng)和機(jī)械沖擊環(huán)境中的性能不如熱電偶。工業(yè) RTDs 的溫度也限制在650攝氏度，而熱電偶可以使用高達(dá)1700攝氏度。
熱電偶基本原理12-15使用壽命有用的熱電偶?jí)勖且粋€(gè)非常困難的預(yù)測(cè)，即使應(yīng)用程序的大部分細(xì)節(jié)已知。不幸的是，這樣的信息往往很難確定。對(duì)于任何應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，zui好的測(cè)試是安裝、使用和評(píng)估被認(rèn)為可能成功的設(shè)計(jì)的在用性能。熱電偶類型說(shuō)明中列出的建議和非建議是在首次選擇要安裝在過(guò)程中的組裝樣式時(shí)開(kāi)始的好地方。偏移和漂移
穩(wěn)定性所有熱電偶在使用過(guò)程中都會(huì)受到校準(zhǔn)漂移的影響，這只是多少的問(wèn)題，以及這種情況發(fā)生的速度有多快。熱電偶的性能?chē)?yán)重依賴于整個(gè)電路長(zhǎng)度上物理和化學(xué)性質(zhì)的絕對(duì)均勻性。當(dāng)生產(chǎn)熱電偶材料時(shí)，要采取仔細(xì)的步驟以確保達(dá)到這種均勻性(或均勻性)。在使用過(guò)程中，電路的不同部分會(huì)經(jīng)歷不同的熱、化學(xué)暴露等條件，因此這些部分的物理結(jié)構(gòu)和組成會(huì)從原始熱電偶線發(fā)生變化。由于給定溫差所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)對(duì)導(dǎo)線的化學(xué)和冶金性能的變化很敏感，所以在相同的條件下，使用過(guò)的探頭所產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)可能不同于其他相同的新探頭。在可觀察的時(shí)間內(nèi)，這些變化通常很小(通常小到可以忽略不計(jì))。但在不利的條件下，有可能實(shí)現(xiàn)大的漂移速度迅速。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠的熱電偶?jí)勖?，通常的策略是在zui高溫度下舒適地操作設(shè)備，并為其提供盡可能干凈的工作環(huán)境。外殼，例如護(hù)套、保護(hù)管和溫度計(jì)套管，是控制熱電偶本身周?chē)h(huán)境的常用方法。
什么會(huì)出錯(cuò)保護(hù)管，護(hù)套，甚至溫度計(jì)套管，都可能因?yàn)楦g或機(jī)械損壞而失效。加工過(guò)程可能會(huì)超過(guò)溫度，使熱電偶暴露在高于預(yù)期溫度的環(huán)境中。如果控制一個(gè)過(guò)程的傳感器的輸出偏低，該過(guò)程響應(yīng)其控制器，結(jié)果可能被迫達(dá)到高于預(yù)期的溫度。賤金屬組件容易受到一些化學(xué)劑的攻擊。它們也可以被不利的操作條件所改變。在供貨的情況下，質(zhì)量好的貴金屬熱電偶絲雜質(zhì)含量很低。因此，它很容易受到能夠影響其熱電性能的污染。鉑對(duì)自由硅的存在特別敏感，它可以與自由硅結(jié)合形成共晶合金，在正常使用溫度或低于正常使用溫度時(shí)熔化。高純度絕緣子和貴金屬組件的保護(hù)管，以及在操作過(guò)程中注意清潔，對(duì)于防止這種情況的發(fā)生至關(guān)重要。人為錯(cuò)誤也可能是一個(gè)影響因素。控制可能設(shè)置不當(dāng)，連接可能不正確，以及不適當(dāng)?shù)男袆?dòng)響應(yīng)的操作條件可能是錯(cuò)誤的。儀器儀表的冗余與訓(xùn)練和責(zé)任相結(jié)合是對(duì)付這類錯(cuò)誤的常用手段。故障排除方法要評(píng)估問(wèn)題，檢查系統(tǒng)性能是否符合條件: 控件中的更改是否產(chǎn)生邏輯結(jié)果？產(chǎn)品怎么樣？它的狀況是否符合儀器的說(shuō)明？如何檢測(cè)使用過(guò)的熱電偶首先，把可疑的熱電偶從使用中移開(kāi)，在另一個(gè)地方進(jìn)行“檢測(cè)”并不總是實(shí)用的。一旦設(shè)備被使用，就意味著它可能不再是同質(zhì)的。將一個(gè)不均勻的熱電偶置于一組不同的溫度梯度之下，即使只是略有不同，也會(huì)導(dǎo)致不同的輸出和讀數(shù)。重新校準(zhǔn)一個(gè)使用過(guò)的熱電偶肯定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字，但這個(gè)數(shù)字在熱電偶的使用場(chǎng)所可能是沒(méi)有意義的。評(píng)估使用過(guò)的熱電偶zui好的方法是通過(guò)放置一個(gè)已知輸出的新熱電偶來(lái)“探測(cè)”其位置，并在操作過(guò)程中放置可疑的熱電偶，然后比較讀數(shù)。如果同時(shí)安裝兩個(gè)傳感器是不實(shí)際的。取出可疑探頭，換上另一個(gè)已知性能良好的探頭。然后，只要好的探針和被移除的探針?lè)旁谕粋€(gè)位置，而且在交換過(guò)程中過(guò)程沒(méi)有改變，就可以比較兩個(gè)探針的讀數(shù)。注意，沒(méi)有必要為這些測(cè)試保留和使用無(wú)限量的新探測(cè)器。一些合適的替換設(shè)備可以保持可用，選擇一個(gè)進(jìn)行測(cè)試使用。在正常情況下，熱電偶的漂移，或降解，是一個(gè)漸進(jìn)和非常緩慢的過(guò)程。因此，可以使用一個(gè)單一的替換探針多次探測(cè)一個(gè)過(guò)程，并被認(rèn)為是可靠的重復(fù)測(cè)試。而且，當(dāng)一個(gè)漂移的探測(cè)器被發(fā)現(xiàn)時(shí)，測(cè)試探測(cè)器可以簡(jiǎn)單地作為一個(gè)工作傳感器留在原地，而下一個(gè)替代品則成為測(cè)試設(shè)備。系統(tǒng)測(cè)試熱電偶系統(tǒng)故障排除的一種有用的儀器是便攜式溫度指示器。許多這樣的設(shè)備可以使用兩種或更多不同的熱電偶類型，還有一些提供輸出功能，可以產(chǎn)生電輸出來(lái)模擬在任何選擇的溫度下運(yùn)行的熱電偶。在使用中，儀器通常連接到電路的導(dǎo)線上，在某個(gè)方便的接入點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，例如在連接頭上。應(yīng)該注意確保保持正確的極性。在澳大利亞，我們使用 ANSI 顏色代碼，其中負(fù)片總是紅色。在那里，一個(gè)操作傳感器的輸出可以被監(jiān)視和評(píng)估。或者，利用儀器的“輸出”功能，一個(gè)模擬的熱電偶信號(hào)可能被發(fā)送回電路的永久指示器或控制器，以驗(yàn)證其余電路的正常運(yùn)行。當(dāng)將信號(hào)驅(qū)動(dòng)回儀器時(shí)，通常需要斷開(kāi)電路的一側(cè)，以避免熱電偶本身的低電阻“加載”便攜式測(cè)試儀。熱電偶電路中的延長(zhǎng)接線部分也可以用便攜式測(cè)試儀檢查是否連接正確。正在測(cè)試的部分應(yīng)該與回路的其余部分電氣隔離，并且一對(duì)延長(zhǎng)線的一端應(yīng)該短路在一起。如果測(cè)試儀連接到短路對(duì)的另一端，測(cè)試儀應(yīng)該顯示短路對(duì)的近似溫度。注意，如果擴(kuò)展對(duì)的兩端碰巧處于相同的溫度，那么可能需要稍微加熱一下被縮短的那端，并驗(yàn)證測(cè)試人員是否正確地看到了溫度的變化。在這個(gè)測(cè)試中正在檢查不正確的反向連接的可能性。
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