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嘉科集团:铂电阻温度传感器测温原理及技巧

文章来源:嘉科集团 人气:1311 发表时间:2017-11-25 16:22:40
嘉科集团:铂电阻温度传感器测温原理及技巧 铂电阻温度传感器   与热敏电阻相似,铂电阻温度传感器(RTD)是用铂制成的热敏感电阻。当通过测量电压计算RTD温度时,数字万用表用已知电流源测量该电流源所产生的电压。这一电压为两条引线(Vlead)上的压降加RTD上的电压(Vtemp)。例如,常用RTD的电阻为100Ω,每1℃仅产生0.385Ω的电阻变化。如果每条引线有10Ω电阻,就将造成26℃的测量误差,这是不可接受的。所以应对RTD作4线欧姆测量。   图4 RTD需要用4线测量   RTD是最精确和最稳定的温度传感器,它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD是最贵的温度传感器。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。   测量技巧   使用5mA电流源会因自热造成2.5℃的温度测量误差。因此把自热误差减到最小是极为重要的。   4线测量更为精确,但需要两倍的引线和两倍的开关。
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嘉科集团:铂电阻温度传感器测温原理技巧

铂电阻温度传感器

  与热敏电阻相似,铂电阻温度传感器(RTD)是用铂制成的热敏感电阻。当通过测量电压计算RTD温度时,数字万用表用已知电流源测量该电流源所产生的电压。这一电压为两条引线(Vlead)上的压降加RTD上的电压(Vtemp)。例如,常用RTD的电阻为100Ω,每1℃仅产生0.385Ω的电阻变化。如果每条引线有10Ω电阻,就将造成26℃的测量误差,这是不可接受的。所以应对RTD4线欧姆测量。

  4 RTD需要用4线测量

图4  RTD需要用4线测量

  RTD是最精确和最稳定的温度传感器,它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD是最贵的温度传感器。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。

  测量技巧

  使用5mA电流源会因自热造成2.5℃的温度测量误差。因此把自热误差减到最小是极为重要的。

  4线测量更为精确,但需要两倍的引线和两倍的开关。

  温度IC

  温度集成电路(IC)是一种数字温度传感器,它有非常线性的电压电流温度关系。有些IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出形式。

  6 电流传感器()和电压传感器()

图6  电流传感器(左)和电压传感器(右)

  有两类具有如下温度关系的温度IC

  电压IC: 10 mV/K

  电流IC: 1μA/K

  温度IC的输出是非常线性的电压∕℃。实际产生的是电压∕Kelvin,因此室温时的1℃输出约为3V。温度IC需要有外电源。通常温度IC是嵌入在电路中而不用于探测。

  温度IC缺点是温度范围非常有限,也存在同样的自热、不坚固和需要外电源的问题。总之,温度IC提供产生正比于温度的易读读数方法。它很便宜,但也受到配置和速度限制。

  测量技巧

  温度IC 体积较大,因此它变化慢,并可能造成热负载。

  把温度IC用于接近室温的场合。这是它最流行的应用。虽然测量范围有限,但也能测量150℃的高温。

  实例

  LM135\235\335系列是美国国家半导体公司(NS)生产的一种高精度易校正的集成温度传感器,是电压输出型温度传感器,工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K,具有小于的动态阻抗,工作电流范围从400μA5mA,精度为1℃LM135的温度范围为-55℃+150℃LM235的温度范围为-40℃+125℃LM335-40℃~+100℃。封装形式有TO-46TO-92SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见LM135235335.pdf

  AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压,测温范围为-55℃+150℃,输出电流为223μA~423μA,输出电流变化1μA相当于温度变化1℃,最大非线性误差为±0.3℃,响应时间仅为20μs,重复性误差低至±0.05℃,功耗约为2mW,输出电流信号的传输距离可达到1km以上,作为一种高阻电流源,最高可达20MΩ,所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。详细信息见AD590.pdf

  

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