温度传感器:正确选择RTD还是TC

过程工业中的温度变化会对利润、安全和质量产生重大影响。各种行业和应用都受到影响，包括石油和天然气、电力、炼油、石化、制药等。准确监测温度取决于几个因素，包括为特定的应用和过程选择正确的传感器。

两种最常见的温度测量设备是电阻温度探测器(rtd)和热电偶(tc)。它们背后的技术是不同的，每一种都有自己的好处，促使人们做出适当的选择。

RTD使用的原理是金属的电阻随着温度的升高而增加，这种现象被称为热电阻率。

相比之下，TC是一种由两端连接的两根不同金属线组成的闭路热电温度传感装置。当电线或结一端的温度与另一端的温度不同时，就会产生电压。这种现象被称为塞贝克效应。电压取决于特定的金属和温差。比较不同金属产生的不同电压是TC温度测量的基础。

比较差异

rtd由带有导线的电阻材料构成，通常放置在保护套中。电阻材料可以是铂、铜或镍;最常见的是铂，因为它精度高，重复性好，在宽范围内的特殊线性。每温度变化一度，它的电阻变化很大。两种最常见的RTD传感器是线绕式和薄膜式。

线绕rtd是通过在陶瓷芯轴上缠绕电阻线或在陶瓷护套中缠绕成螺旋形状制造的，因此称为线绕rtd。对于薄膜rtd，在平面(通常是矩形)陶瓷基板上沉积一层薄薄的电阻涂层。薄膜rtd通常比线绕rtd更便宜，因为它们的构造所需的材料更少。

通常，rtd比tc具有更好的可重复性和灵敏度。RTD的长期漂移是可预测的，而TC漂移通常是不稳定的。这提供了较少频繁校准的好处，因此降低了拥有成本。最后，rtd提供了出色的线性。当与在高质量变送器中执行的线性化相结合时，大约0.1°C的精度是可能的，这比使用TC可能的精度要好得多。

相比之下，TC是一种由两端连接的两根不同金属线组成的闭路热电温度传感装置。金属的各种组合被分类为类型，并具有特定的特征。最常见的类型是J(使用铁和康斯坦坦)和K(使用Chromel和Alumel)。与rtd相比，tc具有更快的响应时间和更高的温度范围，但也不太准确。tc采用耐用的厚线结构，因此可以承受高振动(见图1)。图A比较了传感器的主要特性。

选择正确的传感器技术

在为您的工艺和应用选择正确的传感器时，您应该问几个基本问题。这些答案将为选择合适的传感器提供有价值的见解。

1.你要测量的温度范围是什么?在选择传感器时，确定正确的温度范围很重要。当环境温度高于850℃时，必须使用TC。如果温度低于850°C，您可以选择RTD或TC。此外，请记住，线绕rtd比薄膜rtd具有更宽的温度范围(见图B)。

2.您对传感器精度的要求是多少?在选择过程中，确定所需的准确性水平也是一个重要因素。一般来说，rtd比tc更准确，线绕rtd比薄膜rtd更准确。假设没有其他因素驱动一种技术的选择，本指南将帮助您找到最准确的传感器技术。

3.过程振动是一个问题吗?在选择传感器时，还需要考虑过程振动的量。tc在所有传感器技术中具有最高的抗振动性能。如果你有一个已知的高振动，tc将给你最高的可靠性。薄膜rtd还耐振动;然而，它们并不健壮。线绕rtd不应在高振动环境中使用。

正确的选择会带来正确的结果

成功的总体关键是提出基本问题，并将信息与应用程序和流程的正确传感器相匹配。例如，将温度测量添加到管道中，其中测量是在恒定振动的变化条件下进行的，过程温度变化为200至300°C。尽管存在这些挑战，但我们的目标是获得最好的准确性。

要确定使用哪种类型的传感器，首先要考虑tc和rtd之间的差异。温度范围使得这两种传感器技术都适用于这种应用。tc以其较高的抗振动能力而闻名，所以乍一看tc似乎是一个不错的选择。然而，在这种特殊情况下，测量需要尽可能高的精度。这种应用的正确选择是薄膜RTD。薄膜rtd以其比线绕rtd更高的耐振动性而闻名，并将提供比TC更高的精度。

第二个例子是反应器的温度范围在550到900°C之间，振动很小。目标是在±5°C内获得精度。rtd提供一致准确的测量，特别是在振动小的环境中。但是，不要忘记温度范围。rtd一般不应在850°C以上使用。由于工艺温度可达900°C，因此应选择TC。当使用在不适当的温度范围内时，传感器更容易发生故障和测量不准确。这就是为什么选择正确的传感器是至关重要的。

阿什利·海斯是艾默生过程管理公司的营销工程师。

关键概念:

• 在任何制造环境中，测量温度都是一项基本要求。
• 两种传感器技术支持大多数安装。
• 两种主要方法之间的选择取决于具体的工艺要求和条件。

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