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福祿克RTD (Resistance Temperature Detector) 電阻溫度探測器簡介

RTD (Resistance Temperature Detector) 電阻溫度探測器

眾多測量溫度（或測溫）方法中，電阻溫度檢測器（或電阻測溫器，通常簡稱為RTD）是最精確的一種方法。在RTD中，器件電阻與溫度成正比。盡管有些RTD使用鎳或銅，但RTD最常用的電阻材料還是鉑。RTD擁有很寬的溫度測量范圍。根據(jù)其構(gòu)造，RTD可測量-270～850℃的溫度范圍。
RTD需要有外部激勵(lì)（通常為一個(gè)電流源）才能適當(dāng)?shù)毓ぷ鳌５娏饕矔陔娮柙挟a(chǎn)生熱，從而引起測量誤差。溫度誤差可用下式計(jì)算：
△T = P x S
其中T為溫度，P為所產(chǎn)生的功率I2R，S的單位是℃/mW。
測量方法
有多種用RTD測量溫度的方法。一種是讓電流通過RTD并測量其上電壓的2線方法。其優(yōu)點(diǎn)是僅需要使用兩根導(dǎo)線，因而容易連接與實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是引線電阻會參與溫度測量，從而引入一些誤差。
2線方法的一種改進(jìn)是3線方法。其中雖然也采用讓電流通過電阻并測量其電壓的方法，但使用第三根線可對引線電阻進(jìn)行補(bǔ)償。這需要有一個(gè)第三線補(bǔ)償測量單元，或需要測出第三根線上的溫度值，并將其從總的溫度測量值上減去。

量中的大部分噪聲與不確定性。
第三種方法是4線法。與其它兩種方法一樣，4線法中也同樣采用讓電流通過電阻并測量其電壓的方法。但是從引線的一端引入電流，而在另一端測量電壓。電壓是在電阻元件(RTD)上、而不是和源電流在同一點(diǎn)上測量，這意味著將引線電阻完全排除在溫度測量路徑以外。換句話說，引線電阻不是測量的一部分，因此不會產(chǎn)生誤差。
例如，如果引線電阻約為100毫歐，而RTD為100歐姆，則引線電阻大約會產(chǎn)生0.1%的測量誤差。在4線方法中，引線電阻不是測量的一部分，因此它是一種測量RTD電阻的更精確方法，因?yàn)樗耆懦艘€電阻。
優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
RTD具有一些明顯優(yōu)于其他測溫器件的優(yōu)點(diǎn)。例如，它是所有測溫器件中最穩(wěn)定及最精確的一種，且其線性也比熱電偶要好。
不過RTD也有一些缺點(diǎn)。例如，它比熱敏電阻和熱電偶都貴，且需要使用一個(gè)電流源。其DR也較小，這意味著用于測量溫度變化的電阻也較小。例如，當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，RTD可能只變化0.1歐姆。但如果采用2線法，則較低的絕對電阻也會引起測量誤差。
RTD雖是所有測溫器件中最穩(wěn)定及最精確的一種，但它也有一些缺點(diǎn)。RTD比熱敏電阻和熱電偶都貴，且需要使用一個(gè)電流源。
在使用RTD時(shí)，有幾種常見的現(xiàn)象常常未被人們考慮到，其中最嚴(yán)重的一種現(xiàn)象就是自熱。如果RTD由于測量電流流過而產(chǎn)生自熱，則可能會引起誤差。例如，在測量低溫（例如低于0℃）時(shí)，RTD的自熱會提高預(yù)期的測量溫度。此外，如果不對引線（電阻）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑?，還會引起更大的誤差。采用4線方法有助于消除這種誤差。另一個(gè)現(xiàn)象是未選擇合適的RTD溫度范圍。試圖測量RTD溫度范圍以外的溫度，可引起更大的誤差，甚至使傳感器（RTD）損壞。因此，我們應(yīng)該總是為預(yù)期的測量選擇合適的RTD。