Pt 和 NTC 溫度傳感器
比較它們的優(yōu)勢，包括準(zhǔn)確性、長期穩(wěn)定性和可重復(fù)性
Platinum-RTD（電阻式溫度檢測器）的特點(diǎn)是具有正電阻和幾乎線性的電阻與溫度特性，由 DIN EN60751 (IEC 60751) 標(biāo)準(zhǔn)明確定義。
Pt溫度傳感器的正線性電阻特性
使用薄膜工藝將結(jié)構(gòu)化的鉑曲流沉積在陶瓷基板上。Pt曲折用作熱敏電阻。傳感器上的電壓降以高精度測量并轉(zhuǎn)換為溫度值。其他版本的鉑 RTD 傳感器采用繞線技術(shù)構(gòu)建。基于鉑的傳感器可在 -196 °C 至 1000 °C 的寬溫度范圍內(nèi)工作。
NTC的負(fù)和指數(shù)電阻曲線
NTC（負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻由金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷制成，通常通過厚膜或壓縮粉末工藝生產(chǎn)。它們具有響應(yīng)溫度變化的負(fù)和指數(shù)電阻變化。電阻變化（電壓降）可以轉(zhuǎn)換為溫度值。典型的工作溫度窗口比 Pt 元件窄：標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂涂層片式熱敏電阻為-55 °C 至 +150 °C，玻璃涂層片式熱敏電阻為 -55 °C 至 +300 °C。
| 鉑 | NTC（典型） |
|---|
| 特性曲線 | - 正和接近線性的 TCR
- TCR：3850 ppm/K 典型值
- 符合 DIN EN 60751 標(biāo)準(zhǔn)的特性 | - 負(fù)非線性 TCR
- 典型斜率：-4.4 %/°C @ 25 °C |
| 典型電阻值 | pt100 , pt200 , pt500 , pt1000 | 2.252k @ 25 °C, 10k @ 25 °C, 20k @ 25 °C |
| 配置 | - 帶引線元件
- SMD 封裝、SOT223、TO92 | 環(huán)氧樹脂或玻璃封裝；二極管封裝，SMD 型號，其他變體 |
| 作品 | 陶瓷基板上的鉑金薄膜曲折 | 陶瓷金屬成分 |
| 工作溫度范圍 | -196 °C 至 1000 °C | -100 °C 至 300 °C，特殊型號最高 750 °C |
為什么要使用 Platinum-RTD 傳感器？
Pt-RTD 具有符合普遍認(rèn)可的 DIN EN 60751 標(biāo)準(zhǔn)的線性信號特性。該標(biāo)準(zhǔn)提供了傳感器信號輸出和容差的明確定義，并確保輕松選擇傳感器和互換性。此外，它還允許電子和軟件的標(biāo)準(zhǔn)化。雖然來自不同制造商的 NTC 可能具有相似的信號輸出，但沒有普遍認(rèn)可的 NTC 國際標(biāo)準(zhǔn)。
鉑金傳感器在很寬的溫度范圍內(nèi)具有高精度；F0.3 公差適用于 -70 °C 至 +500 °C 的溫度范圍。NTC 熱敏電阻具有高精度，但通常適用于更窄的溫度范圍，例如 0 °C 至 +70 °C。NTC 制造商指的是 25 °C 時的高精度，這通常有助于實(shí)現(xiàn)相當(dāng)小的溫度范圍。
溫度傳感器在使用過程中會承受很大的壓力，尤其是在高應(yīng)用溫度下。鉑是一種貴金屬，具有耐高溫和耐化學(xué)性的理想特性，是理想的溫度傳感材料。與 NTC 熱敏電阻相比，鉑溫度傳感器具有出色的漂移行為和更高的長期穩(wěn)定性、更好的可重復(fù)性和更高的溫度能力。
| 鉑 | NTC（典型） |
|---|
| 測量漂移 | - 非常低的漂移
- 在 500 °C 下 1000 小時后通常為 0.04 % | 標(biāo)稱電阻漂移：在 150 °C 下 100 小時后通常為 0.35 % |
| 準(zhǔn)確性 | - 寬溫度范圍內(nèi)的高精度
DIN 定義：
- F 級 0.3 / B：± 0.12 % (± 0.3 °C) @ 0 °C
- F 級 0.15 / A：± 0.06 % (± 0.15 °C) @ 0 °C
- F 級 0.1 / 1/3B：± 0.04 % (± 0.10 °C) @ 0 °C | - 在相對較窄的溫度范圍內(nèi)具有高精度
- 典型值：± 1 % @ 25 °C |
| 長期穩(wěn)定性 | 在高溫下具有出色的長期穩(wěn)定性 | - NTC 的穩(wěn)定性應(yīng)與應(yīng)用要求相匹配
- 玻璃涂層 NTC 比標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂涂層 NTC 具有更高的穩(wěn)定性 |
| 重復(fù)性 | 高精度和低漂移支持寬溫度范圍內(nèi)的高重復(fù)性 | 在有限的溫度范圍內(nèi)具有良好的精度，精度取決于壽命和應(yīng)用溫度窗口 |
白金——精確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)
精確的溫度數(shù)據(jù)是控制許多過程的關(guān)鍵。只有準(zhǔn)確了解基線情況，才能對其進(jìn)行有效控制和優(yōu)化。
挑戰(zhàn)通常在于在實(shí)際使用條件下確定情況，這通常要求很高。在某些情況下，必須以特定的精度測量溫度；在某些情況下，溫度特別高或特別低。有時兩者在同一個應(yīng)用程序中都是正確的。傳感器可能需要在連續(xù)運(yùn)行期間承受腐蝕性物質(zhì)或恒定壓力。
如果環(huán)境條件迅速而顯著變化，傳感器必須在各種條件下可靠運(yùn)行，同時仍能提供一致的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。鉑溫度傳感器通常是最佳選擇，因?yàn)榧词乖诶щy的條件下，它們也能在很寬的溫度范圍內(nèi)提供特別精確的測量，而且它們可靠且持久。
對整個測量鏈的影響
溫度測量元件的性能和成本應(yīng)始終結(jié)合整個系統(tǒng)和測量要求來考慮。當(dāng)適當(dāng)?shù)剡m應(yīng)應(yīng)用環(huán)境和信號處理電子設(shè)備時，溫度傳感器可實(shí)現(xiàn)最高性能。
?nd3000 - iStock
在溫度范圍越來越窄且精度要求較低的應(yīng)用中，用戶可以從 NTC 電阻器的高分辨率中受益。這種優(yōu)勢在較低溫度下的小溫度范圍內(nèi)最大化，但在較高溫度下由于 NTC 特性曲線的非線性平坦化而顯著降低。
如果用戶有額外的溫度測量要求，例如擴(kuò)大溫度范圍和精度，那么如果使用 NTC 熱敏電阻，就會出現(xiàn)額外的挑戰(zhàn)。由于非線性電阻與溫度特性，可能需要更復(fù)雜的互連和信號處理電子設(shè)備。由于固有的線性化誤差，特性曲線的線性化會影響整個系統(tǒng)的精度，這在更寬的溫度范圍內(nèi)更為明顯。
由于缺乏定義 NTC 功能特性的國際標(biāo)準(zhǔn)，因此在更換已安裝的傳感器時必須小心以確保兼容性。通常它需要額外且耗時的重新校準(zhǔn)。
使用 Pt-RTD 可以消除這個問題。在整個測量范圍內(nèi)的高測量精度以及線性和標(biāo)準(zhǔn)化的特性曲線允許使用和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的電子設(shè)備。
對于許多應(yīng)用，更換傳感器后無需重新校準(zhǔn)。從長遠(yuǎn)來看，這可能是一個相當(dāng)大的成本因素，尤其是對于更復(fù)雜的系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗梢越档途S護(hù)成本并優(yōu)化運(yùn)行時間。
