如何識(shí)別熱電阻和熱電偶？
為了確定一個(gè)傳感器可能是熱電偶或熱電阻是測量電阻使用伏特歐姆表。如果傳感器有兩根導(dǎo)線，測量兩根導(dǎo)線之間的電阻。如果傳感器是熱電偶，那么你只需要測量這段電線的電阻。
大多數(shù) RTD 的最高溫度限制在1000華氏度。相比之下，某些熱電偶可以用來測量華氏2700度。
熱釋電阻溫度探測器(RTDS)是專門設(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，以確保提供最合適的規(guī)格。特點(diǎn)及好處準(zhǔn)確性。一個(gè)特殊的過程結(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)木龋⒃试S傳感器和測量設(shè)備之間有更大的距離?；Q性。無應(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。自我加熱是最小的，允許精確測量。當(dāng)絕緣電阻值超過 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。煙火銷售使用一個(gè)高度控制的生產(chǎn)過程。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、氣體和液體溫度測量•廢氣溫度測量。
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)測量裝置，因此需要有一個(gè)完全浸沒的主動(dòng)傳感區(qū)域，以確保 RTD 是測量實(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)距離控制或測量設(shè)備。最常用的結(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)氧樹脂、硅樹脂或陶瓷水泥封閉管子的開口端。Rtd 中最常用的金屬管是由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，以提供最佳性能的基礎(chǔ)上最高溫度預(yù)期使用。另一種常見的結(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，另一端用延長線連接，然后如上所述進(jìn)行密封。環(huán)氧樹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。鉑熱電阻中具有最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量中最容易被誤解的術(shù)語。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。這一要求最常見的例子是 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。最常見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)到最高的精度，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)選擇最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，從而最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)于較長的距離，檢查儀器的輸入規(guī)格，以確定引線阻抗是否過大。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，通過兩根導(dǎo)線傳輸，損耗最小)。對(duì)與 RTD 程序集相關(guān)的問題進(jìn)行疑難解答往往是簡單易行的。由于 RTD 元件容易受到振動(dòng)或機(jī)械沖擊的破壞，最有可能的問題是元件是開路的。根據(jù)裝配的類型，可以用萬用表輕松地確定這一點(diǎn)。漂移問題通常更加微妙。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)槠湓瓉淼淖兓沁h(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，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)用程序來說，最好的測試是安裝、使用和評(píng)估被認(rèn)為可能成功的設(shè)計(jì)的在用性能。熱電偶類型說明中列出的建議和非建議是在首次選擇要安裝在過程中的組裝樣式時(shí)開始的好地方。偏移和漂移
穩(wěn)定性所有熱電偶在使用過程中都會(huì)受到校準(zhǔn)漂移的影響，這只是多少的問題，以及這種情況發(fā)生的速度有多快。熱電偶的性能嚴(yán)重依賴于整個(gè)電路長度上物理和化學(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，使用過的探頭所產(chǎn)生的總電動(dòng)勢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)長期可靠的熱電偶?jí)勖?，通常的策略是在最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圍環(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。加工過程可能會(huì)超過溫度，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)過程的傳感器的輸出偏低，該過程響應(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?？刂瓶赡茉O(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明？如何檢測使用過的熱電偶首先，把可疑的熱電偶從使用中移開，在另一個(gè)地方進(jìn)行“檢測”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所可能是沒有意義的。評(píng)估使用過的熱電偶最好的方法是通過放置一個(gè)已知輸出的新熱電偶來“探測”其位置，并在操作過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放在同一個(gè)位置，而且在交換過程中過程沒有改變，就可以比較兩個(gè)探針的讀數(shù)。注意，沒有必要為這些測試保留和使用無限量的新探測器。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)和非常緩慢的過程。因此，可以使用一個(gè)單一的替換探針多次探測一個(gè)過程，并被認(rèn)為是可靠的重復(fù)測試。而且，當(dāng)一個(gè)漂移的探測器被發(fā)現(xiàn)時(shí)，測試探測器可以簡單地作為一個(gè)工作傳感器留在原地，而下一個(gè)替代品則成為測試設(shè)備。系統(tǒng)測試熱電偶系統(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?；蛘撸脙x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)，通常需要斷開電路的一側(cè)，以避免熱電偶本身的低電阻“加載”便攜式測試儀。熱電偶電路中的延長接線部分也可以用便攜式測試儀檢查是否連接正確。正在測試的部分應(yīng)該與回路的其余部分電氣隔離，并且一對(duì)延長線的一端應(yīng)該短路在一起。如果測試儀連接到短路對(duì)的另一端，測試儀應(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)證測試人員是否正確地看到了溫度的變化。在這個(gè)測試中正在檢查不正確的反向連接的可能性。
熱電阻或熱電偶: 熱電偶和熱電偶都是測定工藝溫度的有用傳感器。在其溫度范圍內(nèi)，RTDs 比熱電偶具有更高的精度，因?yàn)殂K是一種比大多數(shù)熱電偶材料更穩(wěn)定的材料。Rtd 還使用標(biāo)準(zhǔn)的儀表線連接到測量或控制設(shè)備，這可以降低整體安裝成本。熱電偶一般比 rtd 便宜。他們是更持久的高振動(dòng)或機(jī)械沖擊應(yīng)用，可用于更高的溫度。熱電偶的尺寸可以比大多數(shù) rtd 更小，它們可以根據(jù)特定的應(yīng)用形成。
