什麼是熱電阻RTD及它的原理和特性

熱電阻RTD(Resistance Temperature Detector)即電阻溫度檢測器,是一種特殊的電阻,其阻值會隨著溫度的升高而變大,隨著溫度的降低而減小。工業上利用它的這一特性進行溫度測量,因此RTD也被俗稱為“熱電阻”。

什麼是熱電阻RTD及它的原理和特性

並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要求:

1、該金屬的電阻值與溫度變化能呈線性關係;

2、該金屬對溫度的變化比較敏感,即單位溫度變化引起的阻值變化(溫度係數)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。

符合該要求的金屬並不多,常見的RTD材料有:鉑(Pt)、鎳(Ni)和銅(Cu)。

以鉑熱電阻為例,根據其電阻值的不同,又可分為PT50、PT100、PT200、PT500和PT1000等。名稱中的數值表示熱電阻在0℃下的電阻值。比如:PT100,表示該感測器在0℃下的電阻值為100Ω;而PT1000,則表示該感測器在0℃下的電阻值為1000Ω。

什麼是熱電阻RTD及它的原理和特性

根據RTD熱電阻的引出線的數量的不同,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線到測溫模組上。測溫模組採用電橋平衡的原理,RTD作為電橋的一個臂進行測量。

兩線制RTD感測器沒有考慮引出導線的電阻,誤差較大,僅適用於精度要求不高的場合。

為了消除RTD引線對測量結果的影響,許多RTD採用三線制形式。三線制是在兩線制的基礎上,從電阻的—端引出第三條線。

三線制RTD可以在很大程度上消除感測器引線本身對測量結果的影響,檢測精度比兩線制有很大的提高。

四線制RTD是在三線制的基礎上又增加了一條線,即電阻的兩端各有兩條線。

四線制RTD可以完全消除引線電阻的影響,精度非常高,一般用在實驗室或者對精度要求很高的場合。

RTD的線性度優於熱電偶,是目前最精確和最穩定的溫度感測器。但由於電阻的變化需要時間,因此其響應速度較慢,同時其價格也相對較貴,適用於對精度有一定要求且成本控制不嚴的場合。