哪个传感器？热敏电阻，RTD或热电偶

 

温度的概念

从物理角度来看，热量是由于其分子或原子的不规则运动而在体内所含能量的量度。正如网球随着速度的增加而拥有更多的能量，因此身体或气体的内部能量随着温度的升高而增加。温度是一个变量，它与其他参数如质量和比热一起描述了身体的能量含量。

温度的基本衡量标准是开尔文度。在0ºK（elvin）时，每个身体的分子都处于静止状态，不再有任何热能。因此不存在负温度的可能性，因为不存在较低能量的状态。

在日常使用中，通常的做法是使用摄氏度（以前的摄氏度）。它的零点位于水的凝固点，因为这一点在实践中很容易重现。现在0ºC绝不是最低温度，因为每个人都从经验中知道。通过将摄氏温标扩展到所有分子运动停止的最低温度，我们达到-273.15度的温度。

人类有能力在有限的范围内通过他的感官测量温度。但是，他无法准确再现定量测量。第一种形式的定量温度测量是在17世纪初在佛罗伦萨开发的，并且依赖于酒精的扩张。缩放是基于夏季和冬季的最高温度。一百年后，瑞典天文学家Celsius用水的熔点和沸点取代了它。这为温度计提供了随时缩放的机会，并在以后重现读数。

 

电气测量温度

温度的测量在许多应用中是重要的，例如建筑物控制，食品加工以及钢铁和石化产品的制造。这些非常不同的应用需要具有不同物理结构和通常不同技术的温度传感器

在工业和商业应用中，测量点通常远离指示或控制点。通常需要在控制器，记录器或计算机中进一步处理测量。这些应用不适合直接指示温度计，因为我们从日常使用中了解它们，但需要将温度转换成另一种形式的装置，即电信号。为了提供这种远程电信号，通常采用RTD。热敏电阻和热电偶。

RTD采用金属电阻随温度变化的特性。它们是正温度系数（PTC）传感器，其电阻随温度升高而增加。使用的主要金属是铂和镍。最广泛使用的传感器是100欧姆或1000欧姆RTD或铂电阻温度计。

RTD是用于工业应用的最精确的传感器，并且还提供最佳的长期稳定性。铂电阻精度的代表值是测量温度的+ 0.5％。一年后，通过老化可能会有+0.05ºC的变化。铂电阻温度计的温度范围为-200至800ºC。

 

电阻随温度的变化

金属的导电性取决于传导电子的迁移率。如果将电压施加到金属线的末端，则电子移动到正极。晶格中的缺陷会干扰这种运动。它们包括外部或缺失的晶格原子，晶界和晶格间位置的原子。由于这些故障位置与温度无关，因此它们产生恒定的电阻。随着温度升高，金属晶格的原子在其静止位置附近表现出增加的振荡，从而阻碍传导电子的运动。由于该振荡随温度线性增加，因此由其引起的电阻增加直接取决于温度。
 

在工业测量中，电阻材料铂已被普遍接受。其优点包括化学稳定性，相对容易的制造（特别是对于线材制造），以高纯度形式获得它的可能性，以及可以再现的电性能。这些特性使铂电阻传感器成为最普遍可互换的温度传感器。

热敏电阻由某些金属氧化物制成，其电阻随温度升高而降低。由于电阻特性随温度升高而下降，因此称为负温度系数（NTC）传感器。

由于基本过程的性质，导电电子的数量随温度呈指数增加; 因此，该特征呈现出强烈上升的形式。这种明显的非线性是NTC电阻器的缺点，并将其有效温度范围限制在约100ºC。它们当然可以由自动化计算机进行线性化。然而，精度和线性度通常不满足较大测量跨度的要求。它们在交替温度下的漂移也比RTD大。它们的使用范围仅限于监测和指示温度不超过200ºC的应用。在这种简单的应用中，考虑到它们的低成本和所需的相对简​​单的电子电路，它们实际上优于更昂贵的热电偶和RTD。
热电偶的基础是两种不同金属之间的连接热敏电阻，热电偶，RTD产生的电压随温度升高而增加。与电阻温度计相比，它们具有更高的温度上限，高达几千摄氏度的明显优势。它们的长期稳定性稍差（一年后几度），测量精度稍差（平均值+测量范围的0.75％）。它们经常用于烤箱，熔炉，烟气测量和其他温度高于250ºC的区域。