首頁 應用與技術 技術文章 溫度感測器的基礎與應用
溫度感測器的基礎與應用

 

感測器的種類


感測器代表人的五感。

器 官

感 覺

動 作

替 換 元 件

視覺

觀看物體
感知光線

紅外線感測器、熱釋電傳感器
發光二極體、CCD、相機

聽覺

聆聽聲音
感知振動

壓力感測器、麥克風
應變計(應變感測器)

嗅覺

嗅聞味道

氣體感測器、濕度感測器

味覺

感知味道

味覺感測器

皮膚

觸覺

感知溫度
感知壓力

溫度感測器、壓力感測器
濕度感測器、位移感測器

 

測量溫度時

 

一般性的溫度測量、控制用途使用容易轉換成電信號的電氣式測溫電阻體、熱電偶、熱敏電阻器。
RTD: Resistance Temperature Detector
NTC: Negative Temperature Detector
PTC: Positive Temperature Detector

 

 

溫度-電阻值的關係

 

利用溫度-電阻值的相關關係,轉換為溫度。

 

R-T近似式

 

理想的測溫電阻體:

R=R0(C1+C2T)

測溫電阻體:

R ≈ R0(1+C1t+C2t2)

NTC:

R ≈ R0exp{B(1/t-1/t0)}

 

 

測溫電阻體、線性電阻器、熱敏電阻器的概要

 

測溫電阻體

利用測溫電阻體的電阻值相對於溫度基本呈直線增加的特點。
使用白金、鎳、銅等金屬。
尤其是白金,其穩定性、直線性優異,可用於高精度、大溫度範圍的測量。

 

線性電阻

利用電阻值相對於溫度基本呈直線增加的特點。
使用鎳和鈀的合金
可選擇各種電阻值、TCR
→適用於溫度補償。

 

熱敏電阻器

利用半導體的電阻溫度特性。
小型、靈敏度高。
問題在於電阻溫度變化特性的直線性較差。

 

 

使用溫度範圍-精度

 

白金測溫電阻體:1個元件覆蓋的溫度範圍大
熱敏電阻器:解析度高,但一個元件能夠覆蓋的範圍小

     

 

 

 

相容性

 

測溫電阻體:例)白金測溫電阻體[Pt100]
Pt・・・白金   100・・・表示0℃時的電阻值100Ω。
*電阻值(在0℃下測量)各不相同,有10Ω、1kΩ等,有時會分別記載為[Pt10]、[Pt1000]。

JIS標準規定了每1℃的電阻值,可判斷白金溫度感測器是否具有相容性。(JIS C 1604-1997等)

測量設備如果具備記載為Pt100的端子,只需連接即可進行溫度檢測。

 

線性電阻:如果基準電阻值與TCR相同,則具備相容性。

 

熱敏電阻器:B常數、基準電阻的組合因公司而異,需要予以注意。

  • 元件相容
  • 合成電阻式
  • ROM相容式

 

 

測溫電阻體-線性電阻器

 

測溫電阻體
例)Pt100:根據與溫度對應的電阻值進行了標準化。


相對於溫度的允許偏差
等級A:±(0.15+0.002ltl)℃
等級B:±(0.3+0.005ltl)℃


線性電阻器
可選擇TCR和基準溫度時的電阻值。

 

 

溫度誤差(測溫電阻體與線性電阻器)

 

白金測溫電阻體(等級A) vs 線性電阻器(±1%、TCR±5%)

   

 

 

 

各溫度感測器的優缺點

 

各種感測器各有所長,也各有所短。測量溫度時,明確精度、解析度、穩定性、相容性、使用環境等十分重要。

 

測溫電阻體

線性熱敏電阻器

NTC熱敏電阻器

Pt

其他金屬

測量精度

×

穩定性

解析度

測量溫度範圍

測溫補償電路

無需

無需

需要

相容性

電阻值、TCR、選擇性

×

*這是2011年10月發佈的“溫度感測器基礎與應用(RTD)”rdquo;第一章溫度感測器”的摘錄。

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