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关于RTD和热电偶基础常识、选择和使用的常识回顾

来源:发表时间:2019-02-15

    如何选择和使用合适的温度传感器,每个传感器在特定温度范围内都有自己的规格。现在,它是由用户决定的哪种类型的传感器最适合他/她的应用。传感器的选择取决于各种规格,即:应用,公差,精度和最大温度范围。现在的问题是区分不同类型的传感器,包括温度范围,容差,每种传感器的准确性,互换性和相对强弱。

回顾RTD和热电偶基础常识

     RTD包含一个传感元件,它是一个随温度变化的电阻。这种变化抵抗力是很好理解和可重复的。 RTD中的传感元件通常包含一个线圈,或者导电薄膜的栅格,其中导体图案被切入其中。延长线连接到传感器因此,它的电阻可以在一定距离之外测量。然后封装传感元件因此,它可以放置在过程中的位置,在该位置它将达到过程中存在的相同温度。

     另一方面,热电偶包含两个由不同材料制成的电导体,它们连接在一起一端。将暴露于过程温度的导体末端称为测量结。热电偶导体结束的点(通常是导体连接到的位置)测量装置)称为参考接点,当测量和参考接点为a时热电偶处于不同的温度,在导体内形成毫伏电位。了解所用热电偶的类型,热电偶内毫伏电位的大小,以及参考结的温度允许用户确定测量结处的温度。

     在热电偶导体中产生的毫伏电位根据使用的材料而不同。一些材料比其他材料制成更好的热电偶,因为这些材料产生的毫伏电位更高可重复且完善的。这些热电偶已经给出了特定的类型名称,例如E型,J型,K,N,T,B,R和S.


RTD和热电偶的温度限制

     RTD和热电偶中使用的材料具有温度限制,这是一个重要的考虑因素在他们的使用。

1. RTD

     如前所述,RTD由传感元件组成,用于将传感元件连接到测量的导线仪器和某种支撑将传感元件定位在过程中。每种材料都设定了限制关于RTD可以暴露的温度。

表1:传感元件材料和温度限制材料可用温度范围

    铂-260°C至650°C

    镍-100°C至300°C

    铜-70°C至150°C

    镍/铁0°C至200°F

    RTD中的传感元件通常包含铂丝或薄膜,陶瓷外壳和陶瓷水泥或用于密封传感元件并支撑元件线的玻璃。通常,铂传感元件是能够的暴露在高达约650°C的温度下。其他材料如镍,铜和镍/铁合金都可以但是,它们的有用温度范围也比铂低很多。连接的电线读出或控制仪器的传感元件通常由镍,镍合金等材料制成,铜,镀银铜或镀镍铜。使用的导线绝缘也直接影响RTD可以暴露在温度下。表包含常用的电线和绝缘材料及其最高使用温度。

2.热电偶

    热电偶材料有E,J,K,N,T,R,S和B型。这些热电偶类型可以分开分为两类:基础金属和贵金属热电偶。E型,J。K,N和T型热电偶被称为基础金属热电偶,因为它们是共同的材料,如铜,镍,铝,铁,铬和硅。每种热电偶类型都有首选用途条件,例如使用裸J型热电偶(铁/康铜)通常限于最大值温度为540°C,不推荐用于氧化或含硫气氛,因为它会变质铁导体。裸露的T型热电偶(铜/康铜)在370°C以上不会因使用而劣化铜导体。表3列出了这些热电偶类型的温度范围。

    R,S和B型热电偶被称为贵金属热电偶,因为它们由铂金和铂金制成铑。这些热电偶用于超出基础金属热电偶功能的应用中。

    R和S型热电偶额定使用温度在540°C至1480°C之间,B型可额定使用从540°C到1700°C。如果预计在13700°C以上的温度下长期暴露,则应谨慎说明

    B型热电偶可延长热电偶寿命。 R&S型热电偶可以经历重要的颗粒增长如果长时间接近其使用上限。由于热电偶没有传感元件,因此它们没有很多温度限制材料RTD的确如此。

    热电偶通常使用裸导体构造,然后在压实中绝缘陶瓷压实陶瓷粉末或成型陶瓷绝缘体,这种结构允许使用热电偶温度比RTD高得多。容差和准确度是温度测量中最容易被误解的术语。术语容差是指特定要求,通常为正或减去一定量。准确性另一方面hand指的是指定范围内的无限公差。例如,RTD包含一个传感元件,它被制造成在a处具有特定的电阻具体温度。此要求的最常见示例是所谓的DIN标准。

    满足根据DIN标准的要求,RTD必须在0℃时具有100欧姆±0.12%(或0.12欧姆)的电阻被认为是B级传感器(A级传感器为100欧姆±0.06%。±0.12欧姆的公差仅适用于电阻为32°C,不能用于任何其他温度。许多供应商将提供可互换性RTD表,为用户提供特定温度下的公差表。

另一方面,热电偶的指定与RTD不同,因为它们的制造方式不同。与RTD中的传感元件不同,热电偶中产生的mV电位是材料的函数组成和导体的冶金结构。因此,热电偶未在a处分配值特定温度,但给出误差限制,覆盖整个温度范围。

    分配给热电偶的这些限制被称为标准或特殊误差限制。表3包含每种标准热电偶类型的误差规范的标准和特殊限制。肯定是注意到表3中列出的误差值的限制是针对新的热电偶,在使用之前。一旦热电偶在工艺条件下,热电偶导体的变化可能导致误差增加。


优势劣势

    每种类型的温度传感器都有其独特的优点和缺点。

    RTD优势:

    RTD通常用于重复性和准确性是重要考虑因素的应用中。正确构建的铂RTD随着时间的推移具有非常可重复的电阻与温度特性。如果一个过程会在特定温度下运行,RTD在该温度下的比电阻可以在实验室,它不会随着时间的推移而显着变化。 RTD还允许更容易互换,因为它们原来的变化远低于热电偶的变化。例如,在400°C下使用的K型热电偶具有标准误差极限为±4°C。 100欧姆DIN,B级铂RTD在此同时具有±2.2°C的互换性温度。 RTD还可以与标准仪表电缆一起使用,用于连接显示器或控制设备热电偶必须配有匹配的热电偶线才能获得准确的测量结果。

    RTD弱点:

    在相同的配置中,RTD的支付费用比基本金属多2至4倍热电偶。 RTD比热电偶更贵,因为需要更多的结构来制造热电偶RTD包括传感元件的制造,延长线的连接和传感器的组装。由于结构的原因,RTD在高振动和机械冲击环境下的效果不如热电偶传感元件的。 RTD的温度也限制在约650°C,热电偶可以在此温度范围内使用温度高达1700°C。

    热电偶强度:

    热电偶可以在高达1700°C的温度下使用,通常比RTD低,并且可以制造尺寸较小(直径约为0.020英寸),以便更快地响应温度。热电偶也是比RTD更耐用,因此可用于高振动和冲击应用。

    热电偶弱点:

    当暴露于中等或高温条件下时,热电偶不如RTD稳定。至关重要应用,热电偶应在受控条件下移除和测试,以验证性能。必须使用热电偶延长线将热电偶传感器连接到热电偶仪器或控制器设备。使用仪表线(镀铜)会在环境温度变化时导致错误。


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