
Резистивный датчик температуры (RTD) – это датчик, который измеряет температуру, используя характерное изменение электрического сопротивления металла с температурой. Он отличается высокой точностью, превосходной стабильностью и превосходной линейностью, благодаря чему широко используется...
Резистивный датчик температуры (RTD) — это датчик, который измеряет температуру, используя характерное изменение электрического сопротивления металла с температурой. Он отличается высокой точностью, превосходной стабильностью и превосходной линейностью, благодаря чему широко используется в промышленности, лабораториях и системах управления технологическими процессами. Ниже приводится подробное описание RTD:
1. Принцип действия
RTD работают на основе сопротивления-температурных характеристик металлических проводников, где сопротивление демонстрирует примерно линейную зависимость от температуры.
Распространенные материалы и характеристики RTD:
| Материал | Код калибровки | Сопротивление при 0 °C (R₀) | Температурный коэффициент (α) | Диапазон температур | Характеристики |
| Платина (Pt) | Pt100 | 100 Ом | 0,00385/℃| -200~850℃ | Высокая точность, отличная стабильность, международный стандарт |
| Платина (Pt) | Pt1000 | 1000 Ом | 0,00385/℃ | -200~850℃ | Более высокая чувствительность, подходит для передачи на большие расстояния |
| Медь (Cu) | Cu50 | 50 Ом | 0,00428/℃ | -50~150℃| Низкая стоимость, хорошая линейность |
| Никель (Ni) | Ni120 | 120Ω | 0,00618/℃ | -60~180℃ | Высокая чувствительность, но склонен к окислению |
2. Основные типы
(1) Классификация по структуре
- Тонкопленочный RTD:
Платиновая пленка, нанесенная на керамическую подложку, отличается компактными размерами и быстрым откликом (на уровне миллисекунд), подходит для измерения температуры поверхности или в ограниченных пространствах.
- Проволочный RTD:
Платиновая проволока, намотанная на керамический каркас, отличается более низкой виброустойчивостью, но более высокой точностью, обычно используется в лабораториях и стандартных термометрах.
- Бронированные терморезисторы:
Похожи на бронированные термопары, имеют металлическую оболочку (например, из нержавеющей стали), в которую заключены изолирующий оксид магния и резистивный провод. Выдерживают высокое давление и вибрацию, подходят для суровых промышленных условий.
(2) Классификация по конфигурации выводов
| Тип | Конфигурация проводки | Характеристики |
| Двухпроводная система | Два соединительных провода | Простая и экономичная. |
| Трехпроводная система | Три провода (включая сопротивление компенсационного провода) | Устраняет погрешность провода с помощью мостовой схемы, обеспечивая высокую экономическую эффективность. |
| Четырехпроводная система | Четыре соединительных провода | Полностью устраняет влияние сопротивления провода, обеспечивая максимальную точность. |
3. Основные характеристики
- Высокая точность: платиновые термометры достигают точности ±0,1 °C (Pt100 класса AA).
- Отличная линейность: по сравнению с термопарами (требующими компенсации холодного спая), соотношение температуры и сопротивления приближается к линейности.
- Долгосрочная стабильность: годовой дрейф платиновых термометров может составлять менее 0,05 °C/год.
- Высокая устойчивость к помехам: сигналы сопротивления демонстрируют минимальную чувствительность к электромагнитным помехам, что делает их пригодными для использования в сложных промышленных условиях.
- Преимущество при низких температурах: в то время как термопары теряют точность при низких температурах (например, -200 °C), Pt100 сохраняет высокую точность.
4. Типичные области применения
- Управление промышленными процессами: контроль температуры в трубопроводах, реакторах и котлах (в основном с использованием трехпроводного Pt100).
- Лабораторные прецизионные измерения: бани с постоянной температурой, калибровочное оборудование (четырехпроводные Pt100 или Pt1000).
- Бытовая техника и автомобилестроение: кондиционеры, холодильники, датчики температуры охлаждающей жидкости двигателя (пленочные или медные резисторы).
- Медицинское оборудование: обратная связь по температуре для биохимических инкубаторов, стерилизаторов.
5. Критерии выбора
| Параметр | Примеры вариантов | Описание |
| Номер шкалы | Pt100, Pt1000, Cu50 | Выбирайте в зависимости от диапазона температур и требований к чувствительности. |
| Класс точности | AA, A, B | Класс AA для высокоточных применений. |
| Тип конструкции | Тонкопленочный, проволочный, бронированный | Бронированный подходит для сред с механическими вибрациями. |
| Конфигурация проводки | Двухпроводная, трехпроводная, четырехпроводная | Трехпроводная является стандартной для промышленного использования; четырехпроводная предпочтительна для лабораторных применений. |
| Материал оболочки | Нержавеющая сталь 304/316, керамика, политетрафторэтилен (PTFE) | Для коррозионных сред требуются коррозионно-стойкие материалы. |
6. Рекомендации по установке
- Избегайте механических нагрузок: изгиб или вибрация термисторов с проволочным намоткой могут привести к обрыву резистивного провода.
- Оптимизируйте теплопроводность: обеспечьте полный контакт между чувствительным наконечником и измеряемой средой (например, с помощью термопасты).
- Компенсация сопротивления проводов: для передачи на большие расстояния отдавайте предпочтение трехпроводным или четырехпроводным системам.
- Предотвращение электромагнитных помех: избегайте сред с сильным электрическим/магнитным полем или используйте экранированные кабели.
7. Распространенные неисправности и устранение неполадок
- Ненормально высокие/низкие показания:
- Проверьте на наличие плохого контакта проводов или коротких замыканий.
- Ошибка трехпроводной проводки (компенсационный провод неправильно подключен к прибору).
- Медленная реакция:
- Отложения на оболочке терморезистора или плохая теплопроводность в месте установки.
- Полная потеря сигнала:
- Обрыв сопротивления провода (часто встречается в проволочных типах, подверженных вибрации).
8. Дополнительные сведения
- Таблица соответствия сопротивления и температуры Pt100: обратитесь к стандартным таблицам калибровки (например, IEC 60751) для определения значений сопротивления при определенных температурах.
- Интеграция интеллектуальных преобразователей: современные термисторы часто сочетаются с преобразователями температуры, непосредственно выводящими сигналы 4–20 мА или цифровые сигналы (например, RS485) для минимизации потерь при передаче.
Для получения дополнительных рекомендаций по выбору или решения конкретных проблем, пожалуйста, предоставьте подробные условия эксплуатации (например, диапазон температур, среда, требования к точности).