装Pt100温度传感器——有用的东西

装Pt100温度传感器是非常常见的传感器过程行业。这篇文章讨论了很多有用的和实际的了解他们,包括RTD和PRT传感器信息,不同的装Pt100机械结构,电阻温度关系,温度系数,精度类和更多。

前阵子我写了热电偶,所以我想是时候写RTD温度传感器,尤其是在装Pt100温度传感器,是一种很常见的传感器。这个博客是漂亮只要有很多有用的信息。我希望你喜欢它,你从中学到的东西。让我们来看看它!

表的内容

RTD温度传感器
PRT温度传感器
prt与热电偶
测量RTD / PRT传感器
- 测量电流
- 自动加热
不同的PRT传感器机械结构
- SPRT
- 部分支持PRT
- 工业铂电阻温度计,IPRT
- 电影
其他RTD传感器
- 其他传感器铂
- 其他RTD传感器
装Pt100传感器
- 温度系数
- 装Pt100温度(385)电阻的关系
- 其他装Pt100传感器与不同温度系数
- 确保你的支持你的装Pt100传感器测量装置
装Pt100准确性(公差)类
系数
- Callendar-van Dusen
- 它的- 90
- Steinhart-Hart
其他跟温度有关的博客文章
Beamex温度校准产品

一个注意术语,这两个“传感器”和“调查”被广泛使用,在本文中我主要使用“传感器”。

同时,“装Pt100”和“pt - 100”都是使用,但我将主要使用装Pt100格式。(是的,我知道,IEC / DIN 60751使用pt - 100,但我用来写装Pt100)。

就给我这篇文章以pdf格式!点击下面的链接下载:

RTD温度传感器

随着装Pt100 RTD传感器,让我们先来看一个RTD传感器是什么。

缩写RTD简称“电阻温度探测器。“所以这是一个温度传感器的电阻对温度的依赖关系;当温度变化时,传感器的电阻变化。所以,RTD RTD传感器的电阻测量的传感器可以用来测量温度。

RTD传感器通常由铂、铜、镍合金、各种金属氧化物和装Pt100是最常见的一种。

PRT温度传感器

铂是最常见的材料RTD传感器。铂有一个可靠的、可重复的、线性电阻温度关系。RTD铂制成的传感器被称为PRT”,铂电阻温度计。“最常见的PRT传感器用于过程工业装Pt100传感器。数字“100”的名称表明,有一个100欧姆的电阻在0°C (32°F)温度。后来的更多细节。

prt与热电偶

早些时候的一篇博客文章中,我们讨论了热电偶,也用作温度传感器在许多工业应用中。所以,有什么区别一个热电偶和PRT传感器?这里有一个简短的比较:

热电偶:

可用于测量温度升高多少
非常健壮的
便宜的
电量自给自足,不需要外部激励
不是很准确的
需要冷端补偿
扩展为热电偶电线必须由合适的材料类型
必须注意所有连接的温度均匀性测量电路
尺度电线可能会导致意想不到的错误

prt:

更准确,比热电偶线性和稳定
不需要冷端补偿
延伸电线可以用铜做的
更昂贵的比热电偶
需要一个已知的励磁电流合适的传感器类型
更加脆弱

简而言之,热电偶更适合高温应用程序和prt对于应用程序来说,它需要更好的精度。

热电偶,热电偶冷端补偿的更多信息可以在这个早期的博客:

热电偶冷端补偿(参考)

测量RTD / PRT传感器

自从RTD传感器的电阻变化当温度变化时,很显然,当测量你需要的RTD传感器来测量电阻。然后你可以测量欧姆的电阻,手动转换成温度测量根据换算表(或公式)的RTD类型被使用。

更常见的现在,你使用一个温度测量设备或校准器,自动测量电阻转换成温度读数。这需要正确的RTD类型被选中的设备(假设它支持使用的RTD类型)。如果选择了错误的RTD传感器类型,它将导致不正确的温度测量结果。

有不同的方法来测量电阻。您可以使用一个2、3、4线连接。此2线连接只适合测量精度很低(主要是故障诊断)因为任何导线电阻或连接电阻将引入测量误差。

当然对于一些高阻抗热敏电阻,Pt1000传感器、或其他高阻抗传感器,造成的额外误差2线测量可能不是太重要。

任何正常的过程测量应该使用3或4线测量。

例如,IEC 60751标准规定,任何传感器高于B级精度必须用3或4线测量。本文稍后将详细介绍精度类。

记住使用3或4线测量,你是好去。

更多的信息在2、3、4线电阻测量中可以找到下面的博客:

电阻测量;2、3或4线连接,它是如何工作的,使用哪一个?

测量电流

作为above-linked博客文章中更详细地解释说,当一个设备测量电阻准确发送一个小电流通过电阻,然后措施产生的电压降。电阻可以除以电压降计算当前根据欧姆定律(R = U / I)。

如果你有兴趣在欧姆定律更详细的信息,看看这篇文章:

欧姆定律——它是什么和什么乐器技术应该知道

自动加热

测量电流穿过RTD传感器时,它还导致RTD传感器稍微温暖。这种现象被称为自动加热。测量电流和时间越长越高,越传感器会温暖。传感器的结构及其周围环境的热阻也在自热有很大影响。很明显,这种自动加热的温度传感器将导致测量误差。

测量电流通常是马马克斯1测量装Pt100传感器时,但它可以低至100µA或更低。根据IEC 60751等标准,自热传感器不得超过25%的公差规范。

PRT传感器的机械结构

PRT传感器通常是非常微妙的仪器和不幸的是,精度几乎无一例外的是机械鲁棒性成反比。是一个精确的温度计,元素内的铂丝应该能够尽可能自由地合同,扩大随着温度的变化,以避免应变和变形。这类传感器的缺点是机械冲击和振动非常敏感。

标准铂电阻温度计(SPRT)

标准铂电阻温度计(SPRT)传感器是实现高精度仪器- 90温标之间固定的点。他们用很纯(α= 3926 x 10³°C¹)铂和线支持旨在保持线尽可能无应变。“引导- 90”的实现局公布的国际des重量等措施(BIPM)定义了SPRT传感器所必须满足的条件。其他传感器不,不应称为SPRTs。有玻璃、石英、金属铠装传感器对不同的应用程序。SPRTs非常敏感,任何一种加速度等微小的冲击和振动,这限制了他们的使用实验室要求精度最高的测量。

部分支持prt

部分支持prt是一个温度计性能和机械鲁棒性之间的妥协。最准确的prt通常被称为二级标准或二次引用传感器。这些传感器可以采用的一些结构 SPRTs和线年级可能相同或非常接近。由于一些线支持,他们不如SPRTs脆弱,甚至可用字段应用程序如果小心处理,提供优秀的稳定性和低磁滞。

工业铂电阻温度计,IPRTs

线支持增加时,机械鲁棒性增加,但如此的应变漂移和滞后问题。完全支持工业铂电阻温度计(IPRTs)有更多的线支持和机械非常健壮。线是完全封装在陶瓷或玻璃,使其高度耐振动和机械冲击。缺点是穷得多的长期稳定和大滞后的传感铂连着底物,不同的热膨胀特性。

电影prt

电影prt近年来已经进化了很多,现在可以使用更好的公司。他们为不同的应用程序有许多形式。铂箔喷溅到选定的衬底;元素的阻力通常laser-trimmed所需的电阻值和最终封装保护。与金属元素不同,薄膜元素更容易自动化生产过程,这使得他们往往低于金属元素。的优点和缺点与完全支持线元素通常是一样的,除了电影元素通常有一个非常低的时间常数,这意味着他们对温度变化的反应非常快。正如前面提到的,一些制造商已经开发出技术更好的结合性能和鲁棒性。

其他RTD传感器

其他传感器铂

虽然装Pt100最常见的铂RTD / PRT传感器,还有其他几个人如Pt25 Pt50, Pt200 Pt500, Pt1000。这些传感器之间的主要区别是很容易猜;是传感器的电阻在0°C,这是中提到这个名字。例如,Pt1000传感器一个电阻在0°C 1000欧姆。温度系数知道也是很重要的,因为它影响其他温度下的电阻。如果它是一个Pt1000(385),这意味着它的温度系数为0.00385°C。

其他RTD传感器

铂金传感器是最常见的,还有其他材料制成的RTD传感器包括镍、镍和铜。常见的传感器包括Ni100和Ni120镍,镍铁传感器的一个例子是Ni-Fe 604欧姆和常见的铜传感器Cu10。这些材料都有其ownadvantages在特定的应用程序。常见的缺点是相当狭窄的温度范围和容易腐蚀相比,贵金属白金。

RTD传感器还可以用其他材料如金、银、钨、铑铁或锗。他们擅长某些应用程序但在普通工业操作是非常罕见的。

自从RTD传感器的电阻对温度的依赖关系,我们也可以包括所有通用的正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)这类传感器。的例子,这些都是用于测量温度的热敏电阻和半导体。NTC传感器用于测量温度尤为常见。

需要休息吗?下载这篇文章作为一个pdf阅读,当你有更多的时间——只是舔下面的图片。

装Pt100传感器

温度系数

在这个过程中最常见的RTD传感器产业是装Pt100传感器,有阻力的在0°C 100欧姆(32°F)。

相同的逻辑命名约定,Pt200传感器有一个200欧姆的电阻和Pt1000有1000欧姆的电阻在0°C (32°F)。

装Pt100的电阻传感器(传感器和其他Pt)更高的温度取决于传感器的版本,有一些不同的温度系数略有不同。在全球范围内,最常见的是385年的版本。如果系数没有提到的,它通常是385。

温度系数(希腊字母α= >α)装Pt100传感器的阻力位在100°C之间的差异和0°C,除以电阻在0°C乘以100°C。

公式非常简单,但它确实当写听起来有点复杂,让我们看看它作为一个公式:

地点:

α=温度系数

R100中=阻力位在100°C

R0 =阻力位在0°C

让我们看一个例子,以确保这是明确的:

装Pt100 100.00欧姆的电阻在0°C和138.51欧姆的电阻在100°C。温度系数可以计算使用以下方程:

我们得到的结果/ 0.003851°C。

或者经常写:3.851 x 10³°C¹

通常这图是圆形的,传感器被称为“385”装Pt100传感器。

这也是IEC 60751:2008标准中指定的温度系数。

传感元件的温度系数主要取决于铂用于制造电线的纯度。铂金纯净,α值越高。现在这不是一个问题非常纯铂材料。生产温度传感器来满足IEC 60751 /阻力曲线,纯铂必须与合适的混合杂质降低alpha值3.851 x 10³°C¹。

时的alpha值来源于熔点(≈0°C)和水的沸点(≈100°C)被用作参考温度点,但它仍然是用于定义铂丝的年级。因为水的沸点高度计实际上是一个比一个参考温度点,定义线纯度的另一种方法是在镓点电阻率(29.7646°C)这是一个定义的定点- 90温度范围。希腊字母所代表的这个电阻率ρ(ρ)。

一个典型的ρ值为385传感器是SPRT的1.115817和1.11814。古老的α是在实践中,在许多情况下,最方便,但是 ρ也可能是宣布。

装Pt100温度(385)电阻的关系

在下面的图中,你可以看到一个装Pt100(385)传感器的电阻对温度的依赖关系:

看到这些的时候,你可以看到一个装Pt100传感器的电阻温度关系不是完全线性的,但这种关系有点弯曲。

下表显示了一个装Pt100的数值(385)电阻温度与几个点:

其他装Pt100传感器与不同温度系数

大多数传感器都是标准化的,但世界各地有不同的标准。这也是装Pt100传感器的情况。随着时间的推移,有一些不同的标准指定。在大多数情况下,只有一个相对小的不同温度系数。

作为一个实际的例子,我们已经实现的标准,Beamex温度校准器包括以下:

IEC 60751
DIN 43760
ASTM E 1137
JIS c1604 - 1989阿尔法3916,JIS C 1604 - 1997
央行rc21 - 4 - 1966
GOCT 6651 - 84, GOST 6651 - 94
Minco表拿下
爱迪生曲线# 7

确保你的支持你的装Pt100传感器测量装置

标准装Pt100探针的好处是,每个传感器应该满足规格,你可以把它插到你的测量设备或校准器和它将测量自己的温度一样准确规范(传感器+测量装置)定义。传感器过程中应该互换没有校准,至少少了关键的测量。然而,它仍然是良好的实践在使用前检查传感器在一些已知的温度。

不管怎样,因为不同的标准规格装Pt100传感器稍有不同,重要的是,您所使用的设备测量装Pt100传感器支持正确的温度系数。例如,如果您的测量设备只支持阿尔法385和您正在使用一个传感器阿尔法391,会有一些错误的测量。这是错误重要吗?在这种情况下(385 vs 391),错误将约1.5°C 100°C。所以我认为这是重要的。当然,不同温度系数越小,误差越小。

所以确保你的RTD测量装置支持装Pt100探测器使用。通常如果装Pt100没有指示的温度系数,这是一个385个传感器。

作为一个实际的例子,Beamex MC6校准器&沟通支持以下装Pt100传感器(温度系数在括号)基于不同的标准:

装Pt100 (375)
装Pt100 (385)
装Pt100 (389)
装Pt100 (391)
装Pt100 (3926)
装Pt100 (3923)

装Pt100准确性(公差)类

装Pt100传感器可在不同精度类,最常见的是AA, A、B和CIEC 60751标准中定义的。标准定义一种理想装Pt100传感器制造商瞄准。如果可以构建理想的传感器,公差类将无关紧要。

装Pt100传感器不能调整,以弥补错误,你应该买一个传感器,适合您的应用程序的准确性。传感器错误可以纠正一些测量设备在一定的系数,但更晚。

不同精度的准确性(公差)值类(每IEC 60751:2008):

也有所谓的喧嚣1/3和1/10 DIN装Pt100精度类。标准化的课程,例如,DIN 43760:1980-10被撤回 1987年,但是他们不是后来IEC 60751标准中定义或其德语表哥DIN EN 60751。这些传感器是基于公差精度B类传感器,但错误的固定部分(0.3°C)除以一个给定数量(3 - 10)。然而,条款是一组短语在谈到装pt100所以我们这里也使用它们。这些传感器的准确性类有:

当然,一个传感器制造商可以用自己的定制生产传感器精度类。IEC 60751标准断面5.1.4定义应该如何表达这些特殊公差类。

公式很难比较,所以下面表中的计算精度类根据温度(°C):

值得注意的一点是,即使1/10喧嚣的声音有吸引力的低点0.03°C宽容在0°C,它实际上比类只有在狭窄的范围内-40…+ 40°C。

下图显示了这些精度类之间的区别:

请注意:一些制造商使用1/3和1/10分的读数误差传感器精度。在这种情况下这些传感器比前面描述的方法更准确,在只在0°C被划分的准确性。

系数

工业RTD的准确性类是常用的传感器,但说到最准确的PRT参考传感器(SPRT,二级标准,等等),这些精度类不再有效。这些传感器都是一样好尽可能温度计为目的,不匹配任何标准化曲线。他们非常精确的传感器具有非常良好的长期稳定和非常低的滞后,但是每一个传感器都是独一无二的,所以每个传感器都有一个稍微不同的电阻温度/关系。这些传感器没有自己的特定系数不应使用。你可以找到一般CvD SPRT的系数,但这将毁了你支付的性能。如果您只需插入 100欧姆二级PRT传感器像Beamex电自设备测量标准装Pt100传感器,你可以得到一个结果,数度是错误的。在某些情况下并不重要,但在其他情况下,它可能是药物和毒素之间的区别。

总结:PRT参考传感器必须使用适当的系数。

如前所述,RTD传感器无法正确“调整”来衡量。相反,需要修正的设备(例如温度校准器)被用来测量RTD传感器。

为了找出系数,传感器校准应该首先非常准确。校准提供了所需的系数方程,它可以用来表示传感器的电阻/温度特征的关系。正确的使用系数将传感器测量和将确保测量准确。有几种不同的计算方程系数对温度传感器的电阻。这些可能是最普遍的:

Callendar-van Dusen

在19日^th世纪,卡了一个简单的二次方程,描述了铂电阻/温度的行为。之后,范Dusen发现额外的需要系数低于零。这是被称为Callendar-van Dusen方程(CvD)。阿尔法385传感器,它常常是一样好- 90,特别是当温度范围不是很广。如果您的证书状态系数R₀,A, B, C, IEC 60751标准形式CvD方程系数。系数C只使用低于0°C,所以它可能会缺席,如果传感器没有校准0°C以下。系数也可能是R₀δα, 和β。他们适合来使用的历史形式的心血管疾病仍在使用的方程。无论是基本相同的方程,其书面形式和系数是不同的。

它的- 90

- 90是一个温度范围内,没有一个标准。的Callendar-van Dusen方程前1927年尺度的基础上,1948年和1968年,但是它的数学- 90带明显不同。- 90功能实现时必须使用使用SRPTs温标,但许多小写prt也从中受益与心血管疾病相比,特别是当温度范围宽(包括数以百计的度)。像RTPW或如果你的证书状态系数R (0, 1)、a4, b4, a7, b7, c7,系数为- 90偏差函数。- 90文件没有指定数值符号系数或附属的区域。他们在NIST Technical Note 1265”方针实现国际温标1990”,使用广泛采用。系数的数量可能有所不同,子范围1…11编号。
- RTPW, R (0, 1°C)或(273年,16 K)传感器的电阻在水的三相点0,1°C
- a4和b4系数低于零,也可以一个_热晕和 b_热晕下面的意思是“零”,或者仅仅是a和b
- a7、b7和c7以上系数为零,也可能一个_阿兹b_阿兹和 c_阿兹上面的意思是“零”或a、b和c

Steinhart-Hart

如果你的传感器是一个热敏电阻,你可能Steinhart-Hart方程系数的证书。热敏电阻是高度非线性和对数方程。Steinhart-Hart方程Beta-equation早已经广泛取代了。通常系数是A, B 和C,但也可能是系数D或他人,根据变量的方程。系数通常由制造商,但是他们可以安装。

发现传感器系数

当一个装Pt100传感器发送到实验室校准和配件,必须选择适当的校准点。0°C或0.01°C点总是必要的。合适的但通常所需的价值本身是冰点(0°C)或水的三相点细胞(0.01°C)用于监测传感器的稳定性和测量校准期间几次。校准点的最小数量是一样的系数的数量应该安装。例如,对于拟合其- 90 a4系数和b4低于零,至少需要两个已知-校准点来解决这两个未知系数。如果传感器的行为是众所周知的实验室,两个点可能是足够的。然而,这是一个很好的实践措施比绝对必要的点,因为没有其他方法证书可以告诉如何传感器校准点之间的行为。例如,心血管疾病适合宽温度范围可能看起来很好如果你只有两个或三个校准点高于零,但可能会有系统的残留误差度校准点之间的百分之几,你不会看到。这也解释了为什么你会发现不同的校准不确定因素对心血管疾病及其- 90适合同一传感器和相同的校准点。测量的不确定性点并无不同,但是不同配件的残余误差通常添加到总不确定性。