Pt100溫度傳感器是傳感器中非常常見的傳感器 處理 行業。這篇文章討論了有關Pt100傳感器的許多有用和實用的知識。提供有關RTD和PRT傳感器，不同的Pt100機械結構，溫度-電阻關系，溫度系數，精度等級等信息。  

前一段時間我寫過關于熱電偶的文章，因此我想是時候寫有關RTD溫度傳感器的文章了，尤其是在Pt100傳感器上，它是過程工業中非常常見的溫度傳感器。這個博客結束了很長時間，因為在Pt100傳感器上有很多有用的信息要分享。希望您喜歡它，并從中學習到一些東西。因此，讓我們開始吧！

 

目錄

隨著這篇文章變得相當長，下面的目錄可以幫助您查看其中的內容：

RTD傳感器

PRT傳感器

PRT與熱電偶

測量RTD / PRT傳感器

測量電流

自發熱

PRT傳感器的不同機械結構

SPRT

部分支持的PRT

工業鉑電阻溫度計，IPRT

電影

其他RTD傳感器

其他鉑金傳感器

其他RTD傳感器

PT100傳感器

溫度系數

PT100（385）的耐溫關系

其他具有不同溫度系數的Pt100傳感器

確保測量設備支持Pt100傳感器

PT100精度（公差）等級

系數

卡倫達爾·范·杜森

ITS-90

斯坦哈特·哈特

 

對于  術語，  這兩個  “傳感器”  和 “探針”  的話 ，一般使用我主要是在本文中使用“傳感器”。 

另外，人們會寫  “ Pt100”  和  “ Pt-100”，  我將主要使用Pt100格式。（是的，我知道IEC / DIN 60751使用Pt-100格式，但是我很習慣Pt100格式）。

 

請給我這篇pdf格式的文章！點擊下面的鏈接下載pdf：

 白皮書：Pt100溫度傳感器-有用的知識

 

RTD傳感器

由于Pt100是RTD傳感器，因此讓我們首先看一下RTD傳感器是什么。

縮寫  RTD  來自“ 電阻溫度檢測器。這是一個溫度傳感器，其電阻取決于溫度；當溫度變化時，傳感器的電阻也會變化。因此，通過測量傳感器的電阻，可以將RTD傳感器用于測量溫度。

RTD傳感器通常由鉑，銅，鎳合金或各種金屬氧化物制成。

 

PRT傳感器

鉑  是RTD傳感器最常用的材料。鉑具有可靠，可重復和線性的溫度-電阻關系。由鉑制成的RTD傳感器稱為  PRT，即“ 鉑電阻溫度計”。在過程工業中最常用的鉑PRT傳感器是  Pt100  傳感器。名稱中的數字“ 100”表示在0°C（32°F）溫度下的電阻為100歐姆。稍后會有更多詳細信息。

 

PRT與熱電偶

在較早的博客文章中，我們討論了熱電偶。在許多工業應用中，熱電偶還用作溫度傳感器。那么，熱電偶和PRT傳感器有什么區別？這是熱電偶和PRT傳感器之間的簡短比較：

熱電偶： 

可用于測量更高的溫度

非常堅固

便宜的

自供電，不需要外部激勵

不太準確

需要冷端補償

延長線必須是適用于熱電偶類型的材料，并且必須注意測量電路中所有結點的溫度均勻性

電線不均勻可能會導致意外錯誤

PRT：

比熱電偶更精確，線性和穩定

不需要像熱電偶那樣的冷端補償

延長線可以是銅線

比熱電偶貴

需要適合傳感器類型的已知勵磁電流

更脆弱

 

簡而言之，您可以說熱電偶更適合高溫  應用，而PRT 更適合  要求更高精度的應用  。

有關熱電偶和冷端補償的更多信息，請參見以下較早的博客文章：

熱電偶冷（基準）結補償

 

測量RTD / PRT傳感器

由于RTD傳感器的電阻會隨溫度變化而變化，因此很明顯，在測量RTD傳感器時，您需要測量電阻。您可以以歐姆為單位測量電阻，然后根據所用RTD類型的轉換表（或公式）將其手動轉換為溫度測量值。

如今，最常見的是，當在設備中選擇了正確的RTD類型時（假設它支持所用的RTD類型），您將使用溫度測量設備或校準器，該設備會自動將測量到的電阻轉換為溫度讀數。當然，如果在設備中選擇了錯誤的RTD傳感器類型，則將導致錯誤的溫度測量結果。

有多種測量電阻的方法。您可以使用  2、3或4線連接。2線制連接僅適用于精度非常低的測量（主要是故障排除），因為任何線電阻或連接電阻都會給測量帶來誤差。任何正常過程的測量均應使用3線或4線測量。

例如，IEC 60751標準規定，任何精度等級超過B的傳感器都必須使用3或4線制測量。本文稍后將詳細介紹精度等級。

只需記住使用3或4線制測量即可。

當然，對于某些高阻抗熱敏電阻，Pt1000傳感器或其他高阻抗傳感器，由2線制測量引起的附加誤差可能不會太大。

有關2、3和4線電阻測量的更多信息，請參見下面的博客文章鏈接：

電阻測量；2、3或4線連接–如何工作以及使用哪種？

 

測量電流

正如上面鏈接的博客文章中更詳細地解釋的那樣，當設備正在測量電阻時，它會通過電阻發送一個小的準確電流，然后測量其上產生的電壓降。然后，可以根據歐姆定律（R = U / I）用電壓降除以電流來計算電阻。

如果您對有關歐姆定律的更多詳細信息感興趣，請查看此博客文章：

歐姆定律–它是什么，儀器技術人員應該知道什么

 

自發熱

當測量電流流過RTD傳感器時，也會導致RTD傳感器略微預熱。這種現象稱為  自熱。測量電流越高，通電時間越長，傳感器預熱的程度就越大。而且，傳感器的結構及其對周圍環境的熱阻將對自熱產生很大影響。很明顯，溫度傳感器中的這種自熱會導致很小的測量誤差。

在測量Pt100傳感器時，測量電流通常最大為1 mA，但可以低至100 μA甚至更低。根據標準（例如IEC 60751），自熱不得超過傳感器公差規格的25％。

 

PRT傳感器的不同機械結構

PRT傳感器通常是非常精密的儀器，不幸的是，  精度幾乎無一例外地與機械強度成反比。為了成為一個精確的溫度計，元件內部的鉑金絲應能夠隨溫度盡可能自由地收縮和膨脹，以避免應變和變形。缺點是這種傳感器對機械沖擊和振動非常敏感。

 

標準鉑電阻溫度計（SPRT）

更精確的  標準鉑電阻溫度計（SPRT）  傳感器是用于在固定點之間實現ITS-90溫度刻度的儀器。它們由非常純凈的材料制成（α= 3,926 x 10 -3  °C -1）鉑金，并且導線支架旨在使導線盡可能保持無應變。BIPM出版的“ ITS-90的實現指南”（Bureau International des Poids et Mesures）定義了SPRT傳感器必須滿足的標準。其他傳感器也不應該被稱為SPRT。有用于不同應用的玻璃，石英和金屬護套傳感器。SPRT對任何類型的加速度都極為敏感，例如最小的沖擊和振動，這限制了SPRT在最高精度測量中的使用。

 

部分支持的PRT

部分支持的PRT  是溫度計性能和機械強度之間的折衷。最準確的 傳感器通常稱為  次級標準  或  次級參考傳感器。這些傳感器可能采用以下結構 SPRT 電線等級可能相同或非常接近。由于電線的支持，它們不如SPRT易碎。如果小心處理，它們甚至可用于現場應用，仍然提供出色的穩定性和低滯后性。

 

工業鉑電阻溫度計，IPRT

當增加導線支撐時，機械強度會增加，但與漂移和滯后問題相關的應變也會增加。這些傳感器稱為  工業鉑電阻溫度計IPRT。完全支持的IPRT具有更多的電線支持，并且在機械上非常堅固。電線完全封裝在陶瓷或玻璃中，因此對振動和機械沖擊非常敏感。缺點是長期的穩定性差，磁滯現象也很大，因為傳感鉑被粘合到具有不同熱膨脹特性的基板上。

電影

 近年來，電影 PRT發生了很大的變化，現在有更好的PRT。它們以多種形式用于不同的應用程序。將鉑箔濺射到選定的基板上，通常將元件的電阻激光微調至所需的電阻值，最后將其封裝起來以進行保護。與線元件不同，薄膜元件對自動化制造過程友好得多，這使得薄膜元件通常比線元件便宜。除了膜元件通常具有非常低的時間常數，這意味著它們對溫度變化的反應非?？熘?，其優缺點通常與完全支撐的線元件相同。如前所述，一些制造商已經開發出可以更好地結合性能和耐用性的技術。

 

其他RTD傳感器

其他鉑金傳感器

盡管Pt100是最常見的Platinum RTD / PRT傳感器，但還有其他幾種傳感器，例如Pt25，Pt50，Pt200，Pt500和Pt1000。這些傳感器之間的主要區別很容易猜到，即傳感器名稱中提到的0°C時的電阻。例如，Pt1000傳感器具有 抵抗性 在0°C時為1000歐姆。溫度系數也很重要，因為它會影響其他溫度下的電阻。如果是Pt1000（385），則意味著其溫度系數為0.00385°C。

 

其他RTD傳感器

盡管鉑金傳感器是最常見的RTD傳感器，但也有其他材料制成的傳感器，包括鎳，鎳鐵和銅傳感器。常見的鎳傳感器包括Ni100和Ni120，鎳鐵傳感器Ni-Fe 604歐姆和銅傳感器Cu10。這些材料在某些應用中各有優勢。這些的共同缺點是與貴金屬鉑相比，溫度范圍較窄且易受腐蝕。

RTD傳感器也可以用其他材料制成，例如金，銀，鎢，銠鐵或鍺。它們在某些應用中表現出色，但在正常的工業操作中卻很少見。

由于RTD傳感器的電阻取決于溫度，因此我們也可以在此類別中包括所有通用PTC（正溫度系數）和NTC（負溫度系數）傳感器。這些示例是用于測量溫度的熱敏電阻和半導體。NTC類型尤其常見于測量溫度。

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