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RTD是行业中高精度地测量温度的唯一解决方案
添加时间:2020-10-26

电阻温度计或电阻温度检测器是一种用于通过测量以确定温度的装置电阻纯电线。该电线称为温度传感器。如果我们想要高精度地测量温度,RTD是行业中唯一的解决方案。它在很宽的温度范围内具有良好的线性特性。金属电阻随温度变化的变化给出,


    其中,R t和R 0是t o C和t 0 o处的电阻值。C温度。α和β是常数取决于金属。这个表达式适用于很大的温度范围。对于小范围的温度,表达式可以是, 


    在RTD设备中; 铜,镍和铂是广泛使用的金属。这三种金属具有与温度变化相应的不同电阻变化。这被称为电阻 - 温度特性。铂的温度范围为650 o C,然后铜和镍的温度分别为120 o C和300 o C. 图-1显示了三种不同金属的电阻 - 温度特性曲线。对于铂金,其电阻每摄氏度变化约0.4欧姆。通过测量R 100 / R 0来检查铂的纯度。因为,无论我们用什么材料制作应该是纯净的RTD。如果它不纯净,它将偏离传统的电阻 - 温度图。因此,α和β值将根据金属而变化。 电阻温度检测器或RTD的构建。

    该结构通常使得导线缠绕在带凹口的云母交叉框架上的形式(线圈中)以实现小尺寸,改善导热性以减少响应时间并且获得高的传热速率。在工业RTD中,线圈由不锈钢护套或保护管保护。

    因此,随着电线膨胀并随着温度变化而增加电线的长度,物理应变可以忽略不计。如果线上的应变增加,则张力增加。由于这个原因,导线的电阻会发生变化,这是不可取的。因此,除温度变化外,我们不希望通过任何其他不需要的变化来改变导线的电阻。这对于工厂运行时的RTD维护也很有用。云母放置在钢护套和电阻丝之间,以获得更好的电绝缘性。由于电阻丝的应变较小,应小心地缠绕在云母片上。


图2 显示了工业电阻温度检测器的结构图。 


图3   RTD的信号调理


    我们上海自动化仪表三厂可以在市场上获得这种RTD。但我们必须知道如何使用它以及如何制作信号调理电路的程序。因此,可以最小化引线误差和其他校准误差。在该RTD中,电阻值的变化相对于温度非常小。因此,通过使用桥接电路来测量RTD值。通过向桥电路提供恒定电流并测量电阻两端产生的电压降,可以计算出RTD电阻。由此,也可以确定温度。通过使用校准表达式转换RTD电阻值来确定该温度。RTD的不同模块如下图所示。 


图4   RTD的不同模块


    两根导线RTD桥中,没有虚拟导线。其余两端的输出如图3所示。但是延长线电阻是非常重要的,因为延长线的阻抗可能影响温度读数。通过连接虚设导线C,这种效果在三线RTD桥电路中最小化。如果导线A和B在长度和横截面积方面正确匹配,则它们的阻抗效应将抵消,因为每根导线处于相反的位置。因此,虚拟导线C充当感测引线以测量RTD电阻上的电压降并且其不承载电流。在这些电路中,输出电压与温度成正比。因此,我们需要一个校准方程来找到温度。三线RTD电路的表达式


图5   三线RTD电路的表达式


    如果我们知道V S和V O的值,我们可以找到R g,然后我们可以使用校准方程找到温度值。现在,假设R 1 = R 2:



    如果R 3 = R g ; 那么V O = 0并且桥是平衡的。这可以手动完成,但如果我们不想进行手动计算,我们可以解决方程式3得到R g的表达式。  



    该表达式假定,当引线电阻R L = 0时。假设,如果在某种情况下存在R L,则R g的表达式变为,

 


    因此,由于R L电阻,RTD电阻值存在误差。这就是为什么我们需要补偿R L电阻,正如我们已经通过连接一条虚线'C'所讨论的那样,如图4所示。电阻温度检测器或RTD的视频演示RTD的局限性。

    在RTD电阻中,器件本身会产生I 2 R功耗,导致轻微的加热效应。这称为RTD中的自加热。这也可能导致错误的阅读。因此,通过RTD电阻的电流必须保持足够低和恒定以避免自加热。

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