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电阻温度检测器RTD与​IC的应用 | 温度传感器

特普生科技 特普生科技 2023-07-22 12 199
电阻温度检测器(RTD )

核电厂广泛采用电阻温度探测器测量温度。

RTD的测温原理

纯金属或某些合金的电阻随温度的升高而增大,随温度降低而减小。因此 RTD 有点像是一个温电转换器,把温度变化转化为电压变化。最适合RTD使用的金属是在给定温度范围内保持稳定的纯金属。电阻-温度变化关系最好是线性的,温度系数(温度系数的定义是单位温度引起的电阻变化)越大越好,而且要能够抵抗热疲劳,随温度变化响应灵敏。只有少数几种金属能够满足这样的要求。

高温铂电阻PT1000

RTD通常用铂金、铜或镍。这几种金属的电阻-温度关系如图所示,它们的温度系数较大,随温度变化响应快,能够抵抗热疲劳,而且易于加工制造成为精密的线圈。

RTD是目前最精确和最稳定的温度传感器。它的线性度优于热电偶和热敏电阻。但 RTD 也是响应速度较慢而且价格比较贵的温度传感器。因此 RTD 最适合对精度有严格要求,而速度和价格不太关键的应用领域。

下图是一个典型的 RTD 的内部构造图(a)和实物图(b)。其中的陶瓷绝缘体用于隔离金属外壳和内部的线圈。因科镍合金是一种由镍、铁、铬按一定比例组成的合金。因科镍合金的耐腐蚀性很好,因此一般用它来做 RTD 的包壳材料。RTD探头和流体接触后,探头迅速和周围介质达到热平衡,通过测量铂线圈的电阻即得到温度的值。

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典型的 RTD 的内部构造


下图显示的是典型的RTD的保护套和探头,保护套主要用于保护RTD免遭被测量介质的破坏。保护套通常由不锈钢、碳钢、因科镍或铸铁制成,使用温度可以达到 1100℃。

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RTD 的保护套和探头

IC温度传感器

(1)模拟集成温度传感器

硅传感器,也称为集成传感器,采用硅半导体集成工艺制成。其中,模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的一种专用芯片,将温度传感器集成在一起,可完成测量温度和模拟信号输出功能。这种传感器具有很多优点,例如测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等。这使它们非常适合用于远距离测温和控测,而无需进行非线性校准。此外,由于它们采用单片集成设计,外围电路也非常简单,因此非常容易使用。

(2)数字输出传感器

数字温度传感器是在 20 世纪 90 年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。

目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D 转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化和谐也取决于软件的开发水平。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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