返回 公司新闻
温度传感器选型技巧:如何选择热电阻和热电偶传感器
2024-03-29

温度测量是过程测量中的的组成部分之一,其准确性和性通常会对设施的运行和生重大影响。选择的传感器类型,可以温度测量的准确性、可重复性和稳定性,并可以运营和维护成本。

工业设施内,90以上多的温度监测都由热电阻(RTD)和热电偶(T/C)完成,这意味着在为应用选择佳传感器时,每个具体细节,都可以帮助您做出明智的决策。


热电阻传感器概览
温度范围:热电阻的测量范围为-200℃至850℃。购买新传感器时,请告知供应商传感器的工作范围,以便其在该工作范围内选择的材料和制造。

操作:热电阻的工作原理是金属元件的电阻随温度的升高而增加。

结构:常见的电阻材料有铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)。由于铂稳定、线性度、测量温度范围宽,因此它已成为当今的行业标准。虽然现有建筑物中仍然可见镍和铜热电阻的使用,但大多数新装置大都倾向于使用铂金。通常情况下,铂主要用于制造线绕设计(铂丝缠绕在基板线轴上)或薄膜设计(纯铂沉积在陶瓷基板上)的热电阻传感元件。由于目前使用的基板材料在高温下可以保持稳定,因此现在的热电阻可以在高的温度下使用。

建议:在-40℃至850℃范围内使用薄膜传感器,在接近-200℃时使用线绕传感器。2 线、3 线或4 线热电阻:热电阻可以采用2 线,3 线和4 线结构。

建议:在允许的情况下,尽可能使用热电阻代替热电偶,以获得的精度、可重复性和稳定性。

只有当元件与周围的保护套缘/ 时,热电阻才能正常工作。典型的缘材料是氧化镁或氧化铝。如果由于潮湿和污染而导致缘层损坏,则换热电阻。由于热电阻缘,使用非的测量电路可以节省成本。当闭合温度变送器未与热电阻一起使用时,热电阻通过铜线连接到测量电路。在准备选择热电阻时,需要注意的事项包括:

● 传感器名称暗示其在0 ℃ 时的电阻。例如:100ΩPt 热电阻在0 ℃ 时, 测量为100Ω ;500ΩPt 热电阻在0 ℃ 时测量为500Ω 等。

● 现代测量电路使用恒流源产生激励电流。

● 高阻抗电压测量值可归因于热电阻性能。高阻抗意味着没有电流流过电压表及其引线。

● 使用欧姆定律计算电阻:V=IR 或 R=V/I。

热电阻传感器的精度:为了获得高的精度,在可能的情况下,使用热电阻而不是热电偶。的热电阻按IEC 60751 标准制造,它要求的精度值如表1 所示。

热电阻传感器:当制造商已经利用老化箱对热电阻进行老化处理后,在现场就可以限度地减少漂移。热电阻在0℃和600℃之间1000 小时, 5 年以上可以保持较。通常,只有A 类传感器才进行热老化。

热电偶传感器概览
热电偶基于塞贝克效应,两种不同金属熔合在一起,两个结点中的一个温度与另一个结点的温度不同时,将产生电流。

温度范围:不同金属的组合都可以构成热电偶。成品称为热电偶类型。对于每种类型,都会提供mV 与温度的关系表,并包含在本参考手册中(mV 与温度的关系表均使用热电偶冷端在0℃下创建)。

操作:热电偶传感器有两个接点。测量端(有时称为热端)是两种金属连接的地方。参考端(也称为冷端)连接到测量电路。

当热端和冷端之间存在温差时,产生与温度差成比例的mV 信号。mV 值随着温度的升高而增加。mV 和温度之间的关系是非线性的。

在实际使用中,热电偶测量电路可以测量除0℃以外的温度。测量电路测量冷端的温度,并将温度恢复到0℃。这种电气补偿称为冷端补偿(或参考端补偿)。大多数热电偶测量电路执行此操作。

结构:热电偶接头可以通过热接点连接到外部护套进行接地或不接地(与护套缘)来构建。接地的热电偶响应快,但热电偶会接触过程电压。因此,重要的是测量电路以阻止接地回路的形成,导致测量误差。

在温度组件内,热电偶通常嵌入到氧化镁(MgO)和金属护套中。然后将其热电偶套管或保护管中。这于保护传感器免受环境污染。当氧化镁被水和盐污染时,即使未接地的热电偶也会终接地。

建议:使用的测量电路测量热电偶。

热电偶传感器精度:好使用符合ASTME230 标准的热电偶传感器,该传感器规定了E、J、K 和T 型热电偶的精度。在ASTME230/E230M-12 标准规范和标准热电偶的温度- 电动势(emf)表中,提供了热电偶参考表。

热电偶线:热电偶可以用或的导线构造,将不性一半。/基本上表明该线材具有的合金混合物。

热电偶线于热电偶测量;到A 类热电阻传感器可以将不性一半(参见表

建议:如果应用需要热电偶而不是热电阻,请使用的热电偶;成本差异可以忽略不计,线材可以提供高的稳定性。热电偶的电线污染问题由来已久。精度图表中的数值,是在假设电线未被过程或环境中的化学品污染的情况下得到的。当污时,误差通常会增加到需要换传感器的程度。

校准传感器以实现
在传感元件之后,就应开始考虑应用。如果它要求尽可能好的精度,则需要为温度测量系统配置校准槽。A 类热电阻传感器在校准槽中进行校准后连接到变送器或远程输入/ 输出(I/O)测量设备。此过程了每个传感器中存在的终“竣工”偏移误差。传感器应提供美国国家标准与研究院(NIST)的可溯源校准报告,该报告表明传感器和温度变送器的组合不度通常±0.01°F。

温度传感器选型的
为了优化测量性能,并大限度地减少长期维护费用,在选择温度传感器时,请使用以下作为指南。

1。测量温度范围在-40℃和850℃之间,请选择热电阻。
2。对于-200℃的温度,请使用绕线热电阻。
3。佳做法是使用4 线制和A 类热电阻。
4。传感器经过温度变化和“老化”处理,以长期稳定性。
5。在部署低于0℃和高于600℃的热电阻时,您需要了解工艺条件以优化结构:温度范围、压力、流量、介质、振动和周围环境条件(化学品/)。
6。如果需要时,使用传感器微调。
7。如果使用长线路的3 线制热电阻,并且无法将其转换为4 线制热电阻,请将3 线热电阻替换为PT1000Ω 热电阻。
8。如果监测温度高于850℃,请使用热电偶。
9。如果使用热电偶,请使用热电偶和线。
10。如果使用长热电偶线,请它具有噪声护功能。
11。用远程I/O 替代受污染的热电偶线。