RTD和热电偶的区别

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介绍

RTD和热电偶传感器都避免了繁琐的转换过程，从而可以轻松地进行温度测量。这两种传感器之间的基本区别在于它们的制造功能和工作原理。

什么是RTD？

RTD代表电阻温度检测器（Resistance Temperature Detectors）。这是一种重要的传感器，广泛用于测量温度。RTD的电阻会随着温度的变化而变化 (Wu, Luo & Liu, 2019)。温度升高会导致RTD的电阻也升高。RTD本身无法产生输出。RTD内部包含由线圈或纯金属制成的薄膜。

图1：RTD

什么是热电偶？

热电偶包含两种不同的导体。这些导体用于产生电压。该电压与温度差成正比。热电偶的电阻随着温度的升高而降低 (Hwang, Cheon & Park, 2020)。使用热电偶测量温度不需要任何外部激励。

图2：热电偶

RTD传感器：优点和缺点

优点

• 漂移小

• 线性度好、稳定性高、精度高

• 适用于精密测量

缺点

• 需要电流源

• 响应速度慢

• 需要信号调理

热电偶传感器：优点和缺点

优点

• 可在危险环境中使用

• 对温度变化响应迅速

• 热容量低

缺点

• 成本最低，稳定性最低

• 将电压转换为可用的温度读数需要“大量的信号调理”系统。

RTD和热电偶传感器比较

不同参数	热电偶	RTD
尖端灵敏度	极佳	良好
精度	中等至良好	极佳
响应时间	中等至极佳	良好
稳定性（长期）	良好至差	极佳
线性度	良好	良好
自发热（不良）	极佳	中等至极佳
重复性	差至良好	极佳
测量范围	-270℃至2320℃	-240℃至650℃

RTD和热电偶的区别

不同特性	RTD	热电偶
精度	RTD温度测量的精度最高。在±0.050℃至±0.10℃的温度范围内，RTD提供最精确的温度测量 (Kim et al. 2018)。	热电偶的精度低于RTD。在±0.20℃至±0.50℃的温度范围内，可以正确测量该传感器的精度。
成本	RTD比热电偶贵。	热电偶的成本约为RTD成本的三分之一。定期的调整和较长的安装过程导致该传感器产生长期成本。
灵敏度	RTD传感器在灵敏度方面更耐用且更快。温度变化会影响RTD的灵敏度。	与RTD相比，热电偶达到热平衡所需的时间更长。热电偶中冷端结点的存在会影响灵敏度。
单点测量	使用RTD进行温度计算时，会考虑平均值和整个表面值 (Goswami & Kumar, 2018)。可用的大元件会导致测量过程中的困难。	热电偶的设计能够将测量点缩小到特定且精确的点。该点被称为“裸露端点”。
漂移	根据设计，RTD的传感器漂移很小。这有助于在更长时间内产生稳定和准确的读数。	发现热电偶存在随时间推移而产生的高漂移。导线的不均匀性是这种高漂移的主要原因。不均匀性也可能由机械损伤和化学暴露引起 (Johra, 2020)。热电偶需要经常进行调整和校准。

热电偶的应用

热电偶的使用非常方便，因此它被广泛用于温度测量。它的一些最重要和最流行的应用包括：

• 医院体温计

• 柴油发动机的诊断测试过程

• 温度传感器的机制

• 各种工业应用，如窑炉和燃气轮机

RTD的应用

RTD是一种重要的无源器件，用于测量较宽范围的温度。其最重要的应用如下：

• 微电子学

• 纺织品生产过程

• 塑料加工

• 烤架和炉灶

• 冰箱

• 空调

• 石油化工加工

结论

这些传感器各有优缺点，根据这些优缺点可以衡量传感器的能力和可靠性。用户需要根据需求选择最合适的温度测量部件。热电偶比RTD更耐用且更便宜。使用热电偶可以测量更大的温度范围，而RTD则无法做到这一点。RTD的一个重要特点是，RTD测量的温度比热电偶更可靠且更好。

常见问题

Q1. 热电偶的基本原理是什么？

珀耳帖效应非常重要，因为它有助于热电偶的工作。在电路的连接点处引入珀耳帖效应。在该点处发现温度差，这有助于热电偶的工作过程。

Q2. RTD和热电偶的精度如何？

热电偶的精度较差。RTD比热电偶精度更高。

Q3. 测量温度使用多少个传感器？

温度是一种用来表示热性质并测量物体原子平均动能的量。RTD和热电偶传感器这两种基本传感器被广泛用于测量温度。

Q4. RTD和热电偶的关键区别是什么？

热电偶可以测量大范围的温度。RTD用于测量物体原子温度的低范围。