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权衡各种温度传感器的优缺点

来源:作者:网上正规真人实体平台发表时间:2018-08-20

    我们重庆自动化仪表三厂在这里来权衡各种温度传感器的优缺点。

    热电阻与热电偶。根据您的应用要求,它们是温度测量和温度控制应用的理想选择。对于面临管理一个或多个温度检测电路的电气工程师而言,为印刷电路板(PCB)选择合适的温度传感装置可能会造成混淆。

    当您完成温度传感器选择过程时,您应该考虑电路的要求以及任何连接的机器。例如,PCB是否会监控散热器?当前时间延迟是一个问题吗?

    有几个因素需要考虑,这些因素会影响PCB的整体性能,例如:

    稳定性:传感器需要多长时间?漂流了吗?

    准确度:精确的温度测量是否要求?

    包装:你在测量什么?环境条件是什么?

    响应时间:传感器放在哪里?住房要求是什么?

    抗噪能力:抗噪声能力是应用的关键因素吗?

    温度范围:温度传感器的额定工作温度是否达到要求?

    无论您是设计新的温度检测电路还是维护现有系统,谨慎的做法都不是仅关注成本。在考虑使用NTC热电阻与热电偶时,请务必查看下面列出的“ 五选注意事项 ”。它们将帮助您确定适合您应用的正确选择。

    热电阻与热电偶。哪一个适合您呢?

    目前有许多类型的温度传感装置,它们有不同的尺寸,形状和样式,以适应任何应用。因此,为应用选择合适的温度传感器可能意味着系统性能最佳,或由于设备过热而导致故障。

    NTC热电阻和热电偶都是温度传感器件。选择其中一个或哪一个有哪些优点或缺点?继续阅读,我们分解了NTC热电阻与热电偶之间的一些基本差异。

    重庆自动化仪表三厂将介绍它们的组成,以及每个能够处理的一些应用程序。最后,您将了解为什么NTC热电阻与热电偶的重量成为设计或维护温度检测电路系统的高效,经济的解决方案。

    NTC(负温度系数)热电阻


    NTC热电阻是由烧结半导体材料制成的温度传感装置,其包含几种金属氧化物的混合物。这些材料具有电荷载流子,允许电流流过热电阻,显示出与温度的微小变化成比例的电阻的大变化。

    固有地,NTC热电阻在低温下产生高电阻。随着温度升高,热电阻的电阻降低。由于热电阻每摄氏度的电阻变化如此大,因此温度的最小变化是准确的,响应时间快。

 

    为应用找到合适的热电阻需要使用热电阻β(β)公式计算电阻与温度的关系。该方法使用两点校准来计算电阻与温度曲线,并校准两个温度点的电阻。

    实现正确的曲线非常重要,因为它代表了所选电阻与温度之间的关系。此外,由于NTC热电阻是非线性的,因此它们的输出需要线性化。这使得标准热电阻的有效工作范围在-50°C至250°C之间。

    NTC热电阻应用

    NTC热电阻有多种尺寸和样式可供选择,例如可定制的探头组件; 玻璃封装,表面贴装,光盘和芯片样式。这些属性使它们适用于许多行业,例如绿色能源,汽车,航空航天,医疗和HVAC,仅举几例。

    尽管许多使用NTC热电阻的应用都关注电阻与温度特性,但热电阻也满足了其他电气应用的需求,如电流 - 时间和电压 - 电流应用。

    当前时间使用可包括:

    时间延迟

    浪涌抑制

    顺序切换

    电压 - 电流用途包括:

    流体速度

    液位控制

    电压调节

    温度控制电路

    如果需要更高的精度,可以将NTC热电阻与惠斯通电桥配合使用。惠斯通电桥通常被称为(零比较器),因为它通过比较两个量来进行测量。虽然已知一个数量的值,但另一个数量值是未知的,必须进行调整,直到它等于已知数量值。该过程使得两个量之间的检测器能够给出零或零读数。

 

    热电偶

    热电偶是由在一点连接的两种不同导电金属构成的电气装置。它们一起形成两个电气连接点; 测量(热)结和参考(冷)结。当这些结点保持不同的温度时,它们产生低温依赖的DC电压,即(热电电压)。可以将热电压转换为温度,从而可以测量电阻。

    本文中引用的是“K”类型。该热电偶通常用作通用传感器,因为它可以在-200°C至1250°C的宽温度范围内工作。此外,由于使用的金属,它是最便宜的热电偶类型之一。然而,一般而言,热电偶的两个限制是降低精度并且随着时间的推移它们对校准漂移的敏感性。


示例K型热电偶标准配置

 

    热电偶应用

    热电偶在许多应用中使用,但在极端温度下表现最佳,因此它们广泛用于钢铁行业。工程师依靠热电偶来测量和控制炉子,窑炉和锅炉的温度。此外,它们还用于柴油发动机和燃气动力涡轮机。

    不幸的是,即使已知所有应用细节,热电偶的寿命也很难预测。预测其稳定性的一种方法是安装热电偶,然后评估其性能以确定其估计寿命。如您所见,此方法不会被视为具有成本效益的方法。

    虽然热电偶在可能发生氧化的各种气氛中都能很好地发挥作用,但要注意“ 绿腐 ”现象,它的名字来源于受影响合金的颜色。当铬镍合金中的铬暴露于氢气时会发生绿腐病; 还原气体,通过金属线接触。因此,如果发生这种情况,热电偶将产生由EMF(电动势)的减少输出引起的低或(误差)读数。


 

    热电阻与热电偶。选择温度传感器时需要考虑的五个方面

    温度范围:

    选择温度传感器时,首先要考虑的是应用的温度范围。由于 NTC热电阻在-50至250°C的工作温度范围内表现良好,因此非常适合不同行业的广泛应用。尽管热电偶在许多与NTC热电阻相同的应用中起作用,但它们在低温应用中缺乏准确性。然而,它们在利用极端温度的操作环境中表现出色。

    稳定性:

    在长期运行是目标的应用中,稳定性非常重要。温度传感器会随着时间的推移而漂移,具体取决于材料,结构和包装。涂有环氧树脂的NTC热电阻每年可以改变0.2°C,而气密密封的NTC热电阻每年仅改变0.02°C。而热电偶的稳定性低得多,每年约1-2°C。

    准确性:

    在基本温度传感器类型中,NTC热电阻能够实现最高精度,在-50至150°C和高达250°C范围内,适用于玻璃封装。精度范围为0.05至0.20摄氏度,具有高长期稳定性。如果使用热电偶,测量精度可能会下降5°。此外,这种热电偶的响应性大约为20秒。 

    抗噪声:

    NTC热电阻具有出色的抗电噪声和引线电阻,  因为它们在初始接通时具有很高的电阻。尽管不受引线电阻的影响,但热电偶容易受到电噪声的影响,因为它们输出的信号很小,可能会受到电噪声的影响。

    打包:

    封装要求取决于温度传感器的使用环境。NTC热电阻可根据应用要求定制并封装在各种外壳中。它们也可以是环氧树脂涂层或玻璃封装,以进一步保护。


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