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溫度傳感器優勢和劣勢
浏覽: 發布日期:2018-05-02
完美的溫度傳感器:
對所測量的介質沒有影響
非常精確
響應即時(在多數情況下)
輸出易於調節

不管是哪種類型的傳感器,所有溫度傳感器都要考慮上述因素。

不管測量什麼,最重要的是要確保測量設備自身不會影響所測量的介質。進行接觸溫度測量時,這一點尤為重要。選擇正確的傳感器尺寸和導線配置是重要的策劃考慮因素,以減少"桿效應"及其他測量錯誤。
將對測量介質的影響降至最低之後,如何準確地測量介質就變得至關重要。準確性涉及傳感器的基本特性、測量準確性等。如果未能解決有關"桿效應"的策劃問題,再準確的傳感器也無濟於事。
響應時間受傳感器元件品質的影響,還會受到導線的一些影響。傳感器越小,響應速度越快。
YSI Temperature利用微珠技藝生产出了某些響應最快的商用熱敏電阻。
使用微處理器後可以更輕松地調節非線性輸出,因此傳感器輸出的信號調節也更不成問題。YSI 4800Linearizing Circuit允許對熱敏電阻的輸出實施單組件線性化。
在各采購代理紛紛尋求最廉價的零件之時,工程師們卻認識到了傳感器"一分錢一分貨"的重要性。YSI熱敏電阻可為整體策劃供應重要價值。
傳感器特性
  NTC熱敏電阻 铂RTD 熱電偶 半導體
傳感器 陶瓷 
金屬氧化尖晶石
铂繞線式 
或金屬薄膜
熱電 半導體 
連接點
溫度範圍(常規) -100 ~ +325˚C -200 ~ +650˚C 200 ~ +1750˚C -70 ~ 150˚C
準確性(常規) 0.05 ~ 1.5 ˚C 0.1 ~ 1.0˚C 0.5 ~ 5.0˚C 0.5 ~ 5.0˚C
100˚C時的 
長期穩定性
0.2˚C/年(環氧)
0.02˚C/年(玻璃)

0.05˚C/年(薄膜)
0.002˚C/年(電線)
可變,某些類型會隨着
年限的變化而變化
>1˚C/年
輸出 NTC電阻
-4.4%/˚C(常規)
PTC電阻
0.00385Ω/Ω/°C
熱電壓
10µV ~ 40µV/°C
數字,各種輸出
線性度 指數函數 相當線性 多數類型呈非線性 線性
所需的電源 恒定電壓或電流 恒定電壓或電流 自供電 4 ~ 30 VDC
響應時間 較快,0.12 ~ 10秒 一般較慢,1 ~ 50秒 較快,0.10 ~ 10秒 較慢,5 ~ 50秒
對電噪聲的敏感度 相當不敏感,
僅對高電阻敏感
相當不敏感 敏感/冷端補償 很大程度上
取決於布局
導線電阻影響 僅低電阻零件 很敏感。
需要三線或四線配置
對短期運行無影響。
需要TC延長線。
不適用
成本 低到中 繞線式——高
薄膜——低
上述每種主要類型的傳感器的基本操作理論都有所不同。
每種傳感器的溫度範圍也有所不同。熱電偶系列的溫度範圍最廣,跨越多個熱電偶類型。
精度取決於基本的傳感器特性。所有傳感器類型的精度各不相同,不過铂元件和熱敏電阻的精度最高。一般而言,精度越高,價錢就越高。
長期穩定性由傳感器隨時間的推移保持其精度的一致程度來決定。穩定性由傳感器的基本物理屬性決定。高溫通常會降低穩定性。铂和玻璃封裝的繞線式熱敏電阻是最穩定的傳感器。熱電偶和半導體的穩定性則最差。
傳感器輸出依照類型而有所變化。熱敏電阻的電阻變化與溫度成反比,因此具有負溫度系數(NTC)。铂等基金屬具有正溫度系數(PTC)。熱電偶的千伏輸出較低,並且會隨着溫度的變化而變化。半導體通常可以調節,附帶各種數字信號輸出。
線性度定義了傳感器的輸出在一定的溫度範圍內一致變化的情況。熱敏電阻呈指數級非線性,低溫下的靈敏度遠遠高於高溫下的靈敏度。隨着微處理器在傳感器信號調節電路中的應用越來越廣泛,傳感器的線性度愈發不成問題。
通電後,熱敏電阻和铂元件都需要恒定的電壓或電流。功率調節對於控製熱敏電阻或铂RTD中的自動加熱至關重要。電流調節對於半導體而言不太重要。熱電偶會产生電壓輸出。
響應時間,即傳感器指示溫度的速度,取決於傳感器元件的尺寸和品質(假定不使用預測方法)。半導體的響應速度最慢。繞線式铂元件的響應速度是第二慢的。铂薄膜、熱敏電阻和熱電偶供應小包裝,因此帶有高速選件。玻璃微珠是響應速度最快的熱敏電阻配置。
會導致溫度指示有誤的電噪聲是使用熱電偶時的一個主要問題。在某些情況下,電阻極高的熱敏電阻可能是個問題。
導線電阻可能會導致熱敏電阻或RTD等電阻式設備內出現錯誤偏差。使用低電阻設備(例如100Ω铂元件)或低電阻熱敏電阻時,這種影響會更加明顯。對於铂元件,使用三線或四線導線配置來消除此問題。對於熱敏電阻,通常會通過提高電阻值來消除此影響。熱電偶必須使用相同材料的延長線和連接器作為導線,否則可能會引發錯誤。
盡管熱電偶是最廉價、應用最廣泛的傳感器,但NTC熱敏電阻的性價比卻往往是最高的。

NTC熱敏電阻
铂RTD 熱電偶 半導體
傳感器 陶瓷(金屬氧化尖晶石) 铂繞線式或金屬薄膜 熱電 半導體
連接點
優勢 靈敏度
精度
成本
堅固耐用
包裝靈活
密封
表面安裝
精度
穩定性
線性度
溫度範圍
自供電
不會自動加熱
堅固耐用
易於使用
板式安裝
堅固耐用
總成本
劣勢 非線性
自動加熱
潮濕故障
(僅對於非玻璃設備)
導線電阻錯誤
響應時間
抗振
大小
包裝限製
冷端補償
精度
穩定性
TC延長線
精度
有限的應用
穩定性
響應時間
每種傳感器都有其優勢和劣勢。熱敏電阻的主要優勢是:
靈敏度:熱敏電阻能隨非常微小的溫度變化而變化。
精度:熱敏電阻能供應很高的絕對精度和誤差。
成本:對於熱敏電阻的高性能,它的性價比很高。
堅固性:熱敏電阻的構造使得它非常堅固耐用。
靈活性:熱敏電阻可配置為多種物理形式,包括極小的包裝。
密封:玻璃封裝為其供應了密封的包裝,從而避免因受潮而導致傳感器出現故障。
表面安裝:供應各種尺寸和電阻容差。
在熱敏電阻的劣勢中,通常只有自動加熱是一個策劃考慮因素。必須采取適當措施將感應電流限製在一個足夠低的值,以便使自動加熱錯誤降低到一個可接受的值。
非線性問題可通過軟件或電路來解決,會引發故障的潮濕問題可通過玻璃封裝來解決。
所有傳感器都有特定的優勢和劣勢。要確保項目取得成功,關鍵是讓傳感器性能與應用相匹配。如果您在確定熱敏電阻是否是最佳策劃選件方面需要獲得幫助,請聯絡華力爭應用工程師。

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