传感器选择101:最佳温度传感器选择:精确测量的第一步

Thermcouples。

实现精确的温度测量并不简单。它需要了解特定传感器类型的固有精度，可能产生测量不确定度的环境因素，以及可用的传感器校准技术来减少这种不确定度。

热电偶
热电偶是最小，最快，最耐用的温度测量解决方案。它们能承受高温和机械惩罚，操作简单。它们提供快速的温度响应时间。传感结可以放置在所需测量点附近。耐用性和简单性使它们适合嵌入到其他设备中。

然而，热电偶——尤其是E型和T型——存在精度、噪声和精度误差的风险。当需要极高的精度和精度时，可以通过使用带有平衡低通滤波差分放大器的绝缘和屏蔽热电偶导线的短运行来补偿这些缺点，以避免共模电压偏移，并使用一些复杂的校准程序。

缺乏合金均匀性带来了额外的挑战。金属纯度和合金均匀性的偏差导致热电偶轮廓偏离国家标准与技术研究所(NIST)标准;当需要长时间运行时，这是一个特别的问题。当需要高精度而无需校准时，应使用由最少数量的元件组成的热电偶类型，例如T型，J型或G型。

热敏电阻
热敏电阻适用于在相对较窄的温度范围(通常小于300°C)内要求高精度的测量。然而，它们不能像热电偶那样承受高温或机械应力。因此，在这些因素没有得到很好控制的情况下，很难使用它们。将传感器封装在保护性金属外壳中可以最大限度地减少这一限制，但这种修改将降低热响应性。

虽然热敏电阻不太容易出错，但仍然建议使用局部信号调节(尽管它比热电偶所需的简单得多)。因为它们在物理上比热电偶大，所以热敏电阻往往具有较慢的响应时间，并且可能比类似位置的热电偶更容易受到位置和传热误差的影响。

当在最大灵敏度附近使用时，温度的微小变化会产生相对较大的电阻变化。离开这个点，它们就不太能解决温度变化。通过分压器电路填充电阻可以获得更线性的响应。

rtd和热敏电阻。

热敏电阻是均匀分批生产的。然而，当需要高精度精度时，批对批的变化可能会产生问题。(目前还没有热敏电阻的NIST标准。)在这些条件下，应使用能够工作到1000°C温度的特殊热敏电阻。最小化这种影响的策略包括从单个制造批次形成阵列。

高压
当需要非常稳定和精确的测量时，或者当随时间的准确性是最重要的因素时，使用rtd。(RTD的准确度和精密度通常超过热敏电阻或热电偶。)rtd遵循DIN或联合信息系统委员会(JISC)标准，并具有良好的公差规格。无论批号如何，现成的单位都是一致的。

rtd很脆弱。该元素的熔化温度足够高，可以承受许多高温制造操作，但不能承受诸如压实等激烈的机械操作。因此，它们很难嵌入到定制的机械设备中。金属护套组件可以消除易碎性，但同时减少了响应时间。它们较大的尺寸通常也导致响应时间比可比热电偶慢。

在典型的100欧姆RTD中，与长引线长度和多个连接相关的导线和终端电阻可能成为重要的误差来源。三线或四线rtd通常用于实现更高的精度。电子器件可以动态地消除与引线电阻相关的误差，但这需要成本和执行测量所需的电线数量。

外部噪声可能会导致额外的测量问题，这可以通过与使用差分、不接地和屏蔽元件的热电偶相同的方式来减轻。这些影响也可以通过可选的电子设备进行10%的占空比测量来限制自热功率，而不会降低信号强度。然而，使用低电平信号(功率)来驱动RTD可能需要更多的措施来最小化外部噪声的影响。

传感器注意事项
在建立传感器知识库时，用户应考虑耐久性、操作范围和对外部噪声影响的易感性方面的固有准确性。应根据温度范围、精度水平和可重复性、处理和安装耐久性、校准或接地以及环境来检查传感器的使用方式。

-卡尔·斯旺森，高级总工程师，
单次迭代，一次划分华川电器制造有限公司．
联系电话:calswanson@watlow.com

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