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RTD溫度傳感器常見問題與解答

為什么建議使用 Pt100 Class A（根據(jù) IEC 60751）使用 4 線連接？
僅4線連接就補(bǔ)償了整個(gè)電纜電路的線阻效應(yīng)。對于 2 線或 3 線連接，可能可以手動將測得的電纜電阻編程為變送器參數(shù)，以校正最終讀數(shù)。

但即使在這些情況下，參數(shù)也僅在測量電纜時(shí)的環(huán)境溫度下才是正確的。如果環(huán)境溫度發(fā)生變化，測量電路將失去其準(zhǔn)確性。

4 線連接還可以補(bǔ)償環(huán)境溫度變化。

A 類 Pt100 RTD 用于準(zhǔn)確的溫度測量，這就是為什么接線應(yīng)始終使用 4 線實(shí)現(xiàn)。

2、3 或 4 線配置之間有什么區(qū)別？
RTD（電阻溫度檢測器）提供 2、3 或 4 引線配置。

特定應(yīng)用的配置取決于多種因素，但傳感器配置必須與儀器匹配，否則引線電阻消除電路可能無效。

需要考慮的因素：
●安裝成本——更多的電線通常意味著更高的成本
●可用空間——更多或更大的電線需要更多空間
●精度要求– 2 線配置可以提供所需的精度，尤其是對于高電阻元件
A. 2 引線 RTD 結(jié)構(gòu)
2 線 RTD 導(dǎo)致引線電阻增加到元件電阻。因此，溫度讀數(shù)人為地偏高。

B. 3 引線 RTD 結(jié)構(gòu)
只有當(dāng)儀器可以測量真正的 3 線電阻時(shí)，3 線 RTD才能消除引線電阻誤差。

當(dāng)所有引線具有相同的電阻時(shí)，引線電阻誤差消除。使用相同 AWG、長度和成分的 3 根導(dǎo)線通常會導(dǎo)致引線電阻匹配在 5% 以內(nèi)。
C. 4 引線 RTD 結(jié)構(gòu)
僅當(dāng)儀器可以測量真正的 4 線電阻時(shí)，4 線 RTD 才會導(dǎo)致電阻消除。

即使所有 4 根導(dǎo)線的 AWG、長度和/或成分不同，真正的 4 線電阻測量也能有效消除引線電阻誤差。

D. 任何 RTD 配置是否可以互換？
●4 引線 RTD 通?？捎米?3 引線 RTD，方法是消除（或系緊）其中一根引線
●4 引線 RTD 可用作 2 引線 RTD，通過組合（短接）公共引線（通常具有相似顏色 - 白色/白色和紅色/紅色）
警告：組合公共引線消除了引線電阻消除的好處
●3 引線 RTD可用作 2 引線 RTD，通過組合（短路）公共引線（（通常顏色相似）
警告：組合公共引線消除了引線電阻消除的好處

如何知道要使用哪種類型的 alpha (TCR) 曲線？
CR（電阻溫度系數(shù)）是傳感元件在特定溫度范圍（通常為 0 到 100°C）內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化平均電阻變化。

該值與基極電阻無關(guān)，是元件材料本身的特性。單位是歐姆/歐姆/C。

例子：
探頭在 0°C 時(shí)的讀數(shù)可能為 100 歐姆，但在 100°C 時(shí)，0.00385 探頭的讀數(shù)為 138.5 歐姆，而 .00392 探頭的讀數(shù)為 139.20 歐姆。

A.電阻曲線取決于儀器。有關(guān)可接受的 RTD溫度傳感器（電阻溫度檢測器）輸入類型，請參閱您的儀器手冊。

B.常見的 TCR 包括：

我們什么時(shí)候需要 RTD 傳感器的變送器？
關(guān)于何時(shí)發(fā)射機(jī)沒有嚴(yán)格的規(guī)定。每個(gè)溫度監(jiān)測系統(tǒng)都有的成本和精度要求，以及需要克服的設(shè)計(jì)問題。

一般來說，發(fā)射器具有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
●消除溫度讀數(shù)中的鉛效應(yīng)
●輸出更不受電噪聲的影響
●調(diào)節(jié)RTD（電阻溫度檢測器）信號
A. RTD 導(dǎo)聯(lián)效應(yīng)：
傳感器和控制點(diǎn)之間的距離是變送器的一個(gè)明顯原因。

需要考慮的因素：

●如果該距離超過幾英尺，則變送器比 2 線 RTD 更準(zhǔn)確
●在長距離上，即使是 3 線 RTD 也無法滿足所需的精度
●4 線 RTD 測量電路將有效消除引線誤差，但額外兩條引線的空間和成本可能超過變送器的成本
●高電阻傳感元件降低了引線電阻的影響，但并沒有消除它們
●RTD 測量電路通常是低信號（1 mA 或更少），并且容易產(chǎn)生電噪聲 - 特別是在長導(dǎo)線中。
●在超過 500 英尺的距離上，變送器可能是將 RTD 的精度傳送到控制電子設(shè)備的方法
B. 電噪聲：
來自電機(jī)、熒光燈或其他來源的噪聲會降低電阻或電壓信號，但對發(fā)射器的受控電流影響不大。

因此，您可能希望在特別嘈雜的區(qū)域在相對較短的距離內(nèi)使用發(fā)射器。變送器的成本甚至可能低于特殊屏蔽的延長線。

簡單地扭絞發(fā)射機(jī)線對對降低噪聲非常有效；通常不需要屏蔽電纜。

C. 信號調(diào)理：
您可能只需要發(fā)射器用于其信號調(diào)節(jié)電路。RTD電阻/溫度曲線是非線性的。

變送器將 RTD 電阻更改為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 4-20 mA，同時(shí)將輸出與溫度線性化。使用變送器的線性響應(yīng)，您不需要復(fù)雜的方程來解釋讀數(shù)。

什么是A類和B類？
在 RTD（電阻溫度檢測器）領(lǐng)域，鉑金已廣受歡迎。這是由于其物理特性使其在感測溫度方面優(yōu)于其他材料。

為產(chǎn)業(yè)提供制造商之間的互換性，有一些國際標(biāo)準(zhǔn)已被大多數(shù)國家采用：

●IEC 60751定義了幾個(gè)公差等級的溫度精度和電阻/溫度特性曲線
●“B 級”和“A 級”是見的公差等級。
這些由單個(gè)標(biāo)稱電阻/溫度特性曲線和以下精度名稱定義：

*請咨詢傳感器制造商以了解特定型號的傳感器結(jié)構(gòu)

有許多標(biāo)準(zhǔn)是 IEC 60751 的副本或前身。 其中包括 IEC 751、DIN 43760、EN 60751 和 BS EN 60751。

另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) ASTM E1137 使用相同的標(biāo)稱特性曲線，但對公差的定義不同，并將其為“B 級”和“A 級”。

ASTM 標(biāo)準(zhǔn)不像IEC 標(biāo)準(zhǔn)那樣廣泛使用。

我們什么時(shí)候需要為 RTD 使用屏蔽引線（電噪聲）？
包含高壓或存在電磁場 (EMF) 的環(huán)境可能需要屏蔽引線。

這些環(huán)境會在傳感儀器中產(chǎn)生通常所說的“噪聲”(EMI)。引線充當(dāng)天線。

兩種常用技術(shù)可能有助于減輕電噪聲的影響：

●扭轉(zhuǎn)引線將有助于抵消感應(yīng)噪聲。
●引線可能被“屏蔽”覆蓋，通常是鍍銀銅編織物（SPC 編織物）。將儀器的屏蔽接地只能提供結(jié)果。

什么是自熱常數(shù)？
自熱常數(shù)定義了每 mW 應(yīng)用功率的溫升（以開爾文度為單位）。每個(gè) RTD 元件的常數(shù)是在 0 攝氏度冰水的標(biāo)準(zhǔn)條件下測量的。
由于該常數(shù)是在不一定反映典型應(yīng)用環(huán)境的條件下測量的，因此自熱常數(shù)主要用于比較一個(gè)元件與另一個(gè)元件的自熱特性。

此外，實(shí)際使用條件對自熱常數(shù)影響很大。例如，將元件封裝在導(dǎo)熱材料中會增加表面積和熱質(zhì)量，從而有效地降低自熱常數(shù)。

然而，如果在或部分真空中使用元件，則會發(fā)生相反的情況——由于周圍介質(zhì)的熱導(dǎo)率降低，自熱常數(shù)會增加。

在溫度傳感應(yīng)用中，自熱如果過度，會導(dǎo)致顯著的測量誤差。

自熱對周圍介質(zhì)熱導(dǎo)率的依賴性也可用于測量液位、流量、熱導(dǎo)率、流體密度等。

鉑 RTD 元件的溫度系數(shù)是如何定義的？
溫度系數(shù)，也稱為“阿爾法值”，是電阻在 0 到 100 °C 之間的平均變化，并使用公式計(jì)算

鉑 RTD 元件的電阻與溫度特性是如何定義的？
Callendar-Van Dusen 方程描述了鉑 RTD 元件中電阻與溫度的關(guān)系。

對于等于或高于 0 攝氏度的溫度 t，方程為R(t) = R0*(1+A*t+B*t²)

對于低于 0 攝氏度的溫度 t，公式為R(t) = R0*(1+A*t+B*t²+C*(t-100°C)*t³)
其中 A、B 和 C 是特定 RTD 曲線的常數(shù)。

IEC 60751 TC 3850ppm 曲線的常數(shù)為：

A = 3.9083*10-3 ℃ -1

B = -5.775*10-7 ℃ -2

C = -4.183*10-12 ℃ -4

IEC 60751 規(guī)范和 DIN EN 60751 規(guī)范有什么區(qū)別？
IEC 60751 和 DIN EN 60751 規(guī)范是相同的。DIN 規(guī)范基本上是 IEC 規(guī)范，并添加了封面。

IEC 60751 規(guī)范和 ASTM E1137 規(guī)范有什么區(qū)別？
這兩個(gè)規(guī)范均適用于標(biāo)準(zhǔn)的 3850ppm 溫度系數(shù) (0.385) 鉑金曲線，并基于 ITS-90 溫標(biāo)。

兩個(gè)規(guī)范之間的一個(gè)主要區(qū)別是公差等級的定義，如下

“F”表示薄膜元件。如果定義了繞線元件的公差，則替換為“W”。

客戶要求配備符合 DIN 43760 要求的鉑 RTD 元件的溫度傳感器組件。這是鉑 RTD 傳感器的有效規(guī)格嗎？
編號 DIN 43760 Sept 68 適用于 100 ohm 鎳和鉑 RTD 元件。

下一版規(guī)范 DIN 43760 Sept 87，僅適用于鎳元素，不再適用于鉑元素。DIN EN 60751 是適用于鉑 RTD 元件的 DIN 規(guī)范