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RTD的英文全稱為“Resistance Temperature Detector”,因此準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),它應(yīng)該翻譯為“電阻溫度檢測(cè)器”。RTD是一種特殊的電阻,其阻值會(huì)隨著溫度的升高而變大,隨著溫度的降低而減小。工業(yè)上利用它的這一特性進(jìn)行溫度測(cè)量,因此RTD也被俗稱為“熱電阻”。
并不是所有的金屬都適合做成RTD,符合這一特性的材料需要滿足如下幾個(gè)要求:
1)該金屬的電阻值與溫度變化能呈線性關(guān)系;
2)該金屬對(duì)溫度的變化比較敏感,即單位溫度變化引起的阻值變化(溫度系數(shù))比較大;
3)該金屬能夠抵抗溫度變化造成的疲勞,具有好的耐久性;
? ? ? ?符合該要求的金屬并不多,常見(jiàn)的RTD材料有:鉑(Pt)、鎳(Ni)和銅(Cu)。以鉑熱電阻為例,根據(jù)其電阻值的不同,又可分為Pt50、Pt100、Pt200、Pt500和Pt1000等。名稱中的數(shù)值表示熱電阻在0℃下的電阻值。比如:Pt100,表示該傳感器在0℃下的電阻值為100Ω;而Pt1000,則表示該傳感器在0℃下的電阻值為1000Ω 。
? ? ? ?RTD熱電阻在不同溫度下的阻值可以用公式:R=R0(1+α T)來(lái)近似計(jì)算。
其中:
1)R0表示RTD在0℃下的電阻值;
2)α 稱為溫度系數(shù),表示單位溫度下電阻的變化值;
3)T表示測(cè)量溫度,單位為℃;
根據(jù)RTD熱電阻的引出線的數(shù)量的不同,RTD可分為兩線制、三線制和四線制。兩線制RTD的引線是直接在電阻的兩端引出兩條導(dǎo)線到測(cè)溫模塊上。測(cè)溫模塊采用電橋平衡的原理,RTD作為電橋的一個(gè)臂進(jìn)行測(cè)量。
? ? 兩線制RTD的示意圖如下:
兩線制RTD傳感器沒(méi)有考慮引出導(dǎo)線的電阻,誤差較大,僅適用于精度要求不高的場(chǎng)合。
為了消除RTD引線對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,許多RTD采用三線制形式。三線制是在兩線制的基礎(chǔ)上,從電阻的一端引出第三條線,如下圖所示:
三線制RTD可以在很大程度上消除傳感器引線本身對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,檢測(cè)精度比兩線制有很大的提高。下面這張圖是三線制RTD的實(shí)物圖:
四線制RTD是在三線制的基礎(chǔ)上又增加了一條線,即電阻的兩端各有兩條線,如下圖:
四線制RTD可以完全消除引線電阻的影響,精度非常高,一般用在實(shí)驗(yàn)室或者對(duì)精度要求很高的場(chǎng)合。
RTD的線性度優(yōu)于熱電偶,是目前最精確和最穩(wěn)定的溫度傳感器。但由于電阻的變化需要時(shí)間,因此其響應(yīng)速度較慢。同時(shí)其價(jià)格也相對(duì)較貴,適用于對(duì)精度有一定要求且成本控制不嚴(yán)的場(chǎng)合。