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RTD(电阻温度探测器)通过电阻变化测温;热电偶通过电压产生测温。两者各有优劣,用错会浪费时间和金钱。
| 对比维度 | ✅ RTD(Pt100 / Pt1000) | ✅ 热电偶(K、N 等) |
|---|---|---|
| 精度 | ±0.1°C(AA 级)—— 最佳 | ±1.5°C(K 型)—— 良好 |
| 稳定性 | 长期极佳,漂移极小 | 随时间漂移(尤其 >1000°C) |
| 线性 | 电阻-温度近乎线性 | 非线性(需多项式转换) |
| 测量范围 | -200°C ~ +850°C(典型上限) | -200°C ~ +1350°C(K 型),至 +2320°C(C 型) |
| 响应速度 | 慢(铂元件热质量大) | 快(热质量小,尤其裸露端) |
| 成本 | 比热电偶贵 2–3 倍 | 便宜(典型工业传感器 £10–50) |
| 接线 | 需 3 线或 4 线连接(补偿引线电阻) | 仅 2 线,简单 |
| 功耗 | 需激励电流(1–5 mA) | 自供电(自身产生电压) |
| 自热 | 激励电流致自热误差(约 0.1–0.5°C) | 无(无源传感器) |
| 应用 | 为何用 RTD |
|---|---|
| 制药 / 食品验证 | 法规要求 ±0.1°C 精度(FDA 21 CFR Part 11、EU Annex 11)。仅 RTD 可达。 |
| 环境试验箱 <200°C | RTD 低温精度优,无冷端误差,长期稳定。 |
| 实验室参考标准 | SPRT(标准铂电阻温度计)定义 ITS-90 温标,可溯源校准。 |
| 过程控制 <600°C | 过程要求 ±0.2°C 控制(如聚合物挤出、化学反应器),RTD 值回票价。 |
| 需长寿命 | RTD 可用 10–20 年微漂;TC 高温下 1–2 年显著漂移。 |
| 应用 | 为何用热电偶 |
|---|---|
| 高温 >850°C | RTD 在 >850°C 失效,仅热电偶可用于炉温(1000–1600°C)。 |
| 需快速响应 | TC 0.1–1 秒响应(裸露端);RTD 需 5–30 秒。瞬态测量关键。 |
| 振动 / 机械冲击 | TC 坚固(矿物绝缘护套);RTD 脆(铂元件易裂)。 |
| 小探头尺寸 | TC 可做 0.5mm 直径(热质量极小);RTD 最小约 3mm。 |
| 预算受限 | TC £10–50,RTD £50–200。100+ 传感器时成本差异显著。 |
| 长线缆敷设 | TC 延长线便宜(£0.50/m);RTD 3 线缆贵(£5/m)。100m 用 TC 省 £450。 |
🔹 2 线 RTD(不推荐——引线电阻致误差):传感器 ────────┐ ────────┘ 控制器施加电流、测电压。问题:引线电阻叠加到 RTD 电阻。误差:每 1Ω 引线电阻 +0.4°C(典型 10m 缆 0.5Ω = 每 10m +0.2°C)。
🔹 3 线 RTD(标准——补偿引线电阻):传感器 ────────┐ ────────┤ 控制器 ────────┘ 第三线让控制器测量并扣除引线电阻。假设三线电阻相同(同缆同温时成立)。误差:典型 <0.05°C。工业最常见。
🔹 4 线 RTD(最佳——彻底消除引线电阻误差):传感器 ════════════┐ ════════════┤ 控制器(独立感测与激励对)────────────┤ ────────────┘ 电流走一对,电压在另一对测(无电流 = 无压降)。误差:<0.01°C。用于校准标准与关键测量。
| 参数 | Pt100 | Pt1000 |
|---|---|---|
| 0°C 电阻 | 100.00 Ω | 1000.00 Ω |
| 100°C 电阻 | 138.51 Ω | 1385.06 Ω |
| 灵敏度 | 0.385 Ω/°C | 3.85 Ω/°C(信号强 10 倍) |
| 引线电阻误差 | 较高(引线电阻占总阻比例大) | 较低(电阻高 10 倍,引线误差为 1/10) |
| 自热误差 | 较低(同电压需电流小) | 较高(电流大,I²R 热多) |
| 典型用途 | 标准、最常用,配 3 线或 4 线良好 | 需长线缆(>50m)时;可 2 线且误差小于 Pt100 的 3 线 |