如果您要進(jìn)行可靠的溫度測(cè)量，就需要為您的應(yīng)用選擇正確的熱電偶溫度傳感器。了解各種熱電偶溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，就能幫助您正確地設(shè)置測(cè)量。熱偶、熱敏電阻、鉑電阻熱電偶溫度傳感器(RTD)和溫度IC 是電子測(cè)試中最常用的熱電偶溫度傳感器。
我們?cè)谶@里將比較這些流行的熱電偶溫度傳感器的工作范圍、精度、價(jià)格、可靠性、穩(wěn)定性和易用性。
熱偶：
熱偶由在一端連接的兩條不同金屬線(xiàn)(金屬A 和金屬B)構(gòu)成。當(dāng)熱偶一端受熱時(shí)，熱偶電路中就有連續(xù)電流流過(guò)。您可用該溫度梯度產(chǎn)生的電壓計(jì)算溫度。
熱偶是溫度測(cè)量中最常用的傳感器。與熱敏電阻、RTD及IC傳感器相比，熱偶的最重要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境。熱偶比其它傳感器結(jié)實(shí)得多，可在現(xiàn)場(chǎng)焊接制作。熱偶也是自供電和最便宜的熱電偶溫度傳感器。
不過(guò)，電壓和溫度間是非線(xiàn)性關(guān)系，溫度變化時(shí)電壓變化很小。您需要用好的測(cè)量設(shè)備來(lái)測(cè)量如此小的電壓。此外，熱偶也是最不靈敏和最不穩(wěn)定的熱電偶溫度傳感器。
由于電壓和溫度是非線(xiàn)性關(guān)系，因此難以把被測(cè)電壓變換為溫度。為計(jì)算熱偶溫度(Tx)，您還需要為參考溫度(Tref)作第二次測(cè)量。雖然現(xiàn)代數(shù)據(jù)記錄儀能通過(guò)軟件和/或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓—溫度變換，但額外的測(cè)量也要多花測(cè)量時(shí)間。
簡(jiǎn)而言之，熱偶是最簡(jiǎn)單和最通用的熱電偶溫度傳感器，使用熱偶簡(jiǎn)單到只需連接兩條線(xiàn)。雖然這種最便宜的傳感器也是使用最普遍的熱電偶溫度傳感器，但熱偶并不適合高精度的應(yīng)用。
優(yōu)點(diǎn)：自供電、簡(jiǎn)單堅(jiān)固、便宜、眾多外形結(jié)構(gòu)形式、寬溫度范圍；
缺點(diǎn)：非線(xiàn)性、低電壓、需要參考結(jié)、最不穩(wěn)定、最不靈敏。
熱敏電阻：
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料，通常為陶瓷或聚合物制成的熱敏電阻器。大多數(shù)熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨 溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的熱電偶溫度傳感器。
高靈敏度的代價(jià)是線(xiàn)性度差。熱敏電阻的線(xiàn)性極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。因此制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線(xiàn)，而熱偶曲線(xiàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
熱敏電阻非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感。
熱敏電阻有較好的精度，但它比熱偶貴?？蓽y(cè)溫度范圍也小于熱偶。熱敏電阻在兩條線(xiàn)上測(cè)量的是絕對(duì)溫度，而熱偶測(cè)量的是熱物質(zhì)和參考結(jié)間的相對(duì)溫度。一種常用熱敏電阻在25°C 時(shí)的阻值為5 kΩ，每1°C 的溫度改變?cè)斐?/span> 200 Ω的電阻變化。注意10 Ω 的引線(xiàn)電阻僅造成可忽略的0.05°C誤差。
熱敏電阻非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測(cè)量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對(duì)于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。
測(cè)量技巧：
熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn)，它能很快穩(wěn)定，不會(huì)造成熱負(fù)載。不過(guò)也因此很不結(jié)實(shí)，大電流會(huì)造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致永久性的損壞。
