问:铂 RTD 元件的最常见类型是什么?
答:Pt100 是最常见的铂电阻温度检测器 (RTD) 元件类型。Pt100 RTD 在 0°C(冰点)时的基极电阻值为 100Ω,提供薄膜或绕线版本。
问:铂薄膜元件有多种尺寸可供选择,我应该选择哪一种?
答:有四种标准尺寸可供选择 (LxWxT):
通常,对于新设计,我们会推荐 PTFC 型,因为它的单价相对较低,用途广泛,可以安装在增值探头和组件的各种外壳中。根据您的设计要求,我们提供其他尺寸,以支持尺寸或时间响应至关重要的更小的外形尺寸。我们还为使用更大尺寸或需要更多功率的应用提供更多选项,下表根据元件尺寸总结了一些特性。
小型元件 | 大型元件 |
---|---|
更快的响应时间 | 更慢的响应时间 |
更大的自发热系数 | 更小的自发热系数 |
较低的建议测量电流 | 在相同功率下更低的自发热误差 |
安装在面积较小的外壳中 | 具有更大的感应接触区域 |
问:什么是自热系数?
答:自热系数是元件的自发热量或温度上升量与通过元件的电量之比。这种温度上升对于温度测量是不利的,因为它可能带来误差。
例如,PTFD 型在 1 m/s 气流中的自热系数为 0.33°C/mW,这意味着通过设备的每 mW 功率将导致元件温度高于环境温度 0.33°C。
根据经验,应将自发热误差限制在不超过所需精度的 10% 内。例如,具有 Class A 容差等级的 PTFD 元件在 0°C 时精度为 ±0.15°C。因此,其自发热误差应限制在 0.015°C,这意味着功率应限制为 ±0.015°C / 0.33°C/mW = 0.045mW。
RTD 等电阻元件的功率等于 I2R,所以对于 Pt100 元件,最大电流 = SQRT(0.045mW/100Ω),即 0213A 或 21.3 mA。
问:TCR 是什么?是如何计算的?
答:热电阻系数 (Thermal coefficient of resistance, TCR) 指假设 RTD 在 0°C 下电阻为 11Ω 时,每 K 的平均电阻增加值。TCR 类似于 alpha (α),后者通常与热敏电阻相关。TCR 是 0°C 和 100°C 之间的电阻平均变化,使用以下公式计算:
TCR=(R100-R0)/(R0*100)°C
问:如何在 0°C 以外的温度下计算 Pt 薄膜元件的电阻?
答:DIN EN 60751 中定义了铂 RTD 元件的计算公式,如下所示:
对于 T ≥ 0 °C:RT = R0 * (1+a * T + b * T2)
对于 T < 0 °C:RT = R0 * [1+a * T + b * T2 + c * (T-100°C) * T3]
系数:a = 3.9083E-03 b = -5.775E-07 c = -4.183E-12
问:0°C 以外的温度容差是多少?
答:DIN EN 60751 中定义了这些 RTD 元件的精度,遵循如下所列公式:
容差等级 | 可互换性 | 温度范围容差 |
---|---|---|
F0.1 (T=AA) | ± (0.1+0.0017*|T/°C|) °C | (-30 … +200 °C) |
F0.15(A) | ± (0.15+0.002*|T/°C|) °C | (-30 … +300 °C) |
F0.3 (B) | ± (0.3+0.005*|T/°C|) °C | (-50 … +600 °C) |
F0.6 (C=2B) | ± (0.6+0.007*|T/°C|) °C | (-50 … +600 °C) |
其中,|T/°C| 是温度的绝对值(以 °C 表示)
问:“镀铜镍线”和“银线”这两种引线类型有何区别?
答:镀铜镍线的工作温度范围最高为 600°C,而银线的工作温度范围最高为 300°C。以焊接方式连接元件时,通常使用镀铜镍线,银线更适合钎焊。
问:元件能否在每个精度等级标注的温度范围之外工作?
答:Pt 薄膜元件的制造均使用相同材料和工艺,但测试和校准则是依据其相应的精度等级进行的。这意味着,每个元件都可以在 -200°C 至 +600°C(对于镀铜镍线)的整个范围内工作,但是,如果元件在精度温度范围之外工作,则校准精度无法保证。
例如,class A (F0.15) 精度等级元件按照 DIN EN 60751 中定义的 -30°C 至 +300°C 温度范围精度校准。在这一范围外工作虽然不会损坏元件,但可能导致零件校准发生轻微变化,无法再保证原始的精度规范。
问:铂薄膜元件适用哪些规范?
答:铂薄膜 (PTF) 系列的设计与制造均符合 DIN EN 60751 规范。
- IEC 60751 和 ASTM E1137 规范基本类似。
- IEC 60751 和 DIN EN 60751 规范是等同的。
- DIN 规范与 IEC 规范大同小异。
- DIN EN 60751 和 ASTM E1137 非常类似,两个规范都适用于标准 3850ppm/K 温度系数铂曲线,并且基于 ITS-90 温标。两个规范的一个主要区别是容差等级定义,如下所示:
DIN EN 60751 | ASTM E1137 | ||
---|---|---|---|
容差等级 | 容差定义 | 容差等级 | 容差定义 |
Class F0.3 (Class B) | ±(0.3 + 0.005 |T|) | B 级 | ±(0.25 + 0.0042 |T|) |
Class F0.15 (Class A) | ±(0.15 + 0.002 |T|) | A 级 | ±(0.13 + 0.0017 |T|) |
其中,|T| 是温度的绝对值(以 °C 表示)。
问:除了元件,是否还能为组件创建定制封装?
答:可以,TE Connectivity 善于为探头和组件增加附加值,提供了许多标准和定制 RTD 组件,可根据客户的确切需求生产制造。从在元件上增加一个热缩管并延长 AWG# 引线,到利用金属外壳、延长引线、密封剂和连接器来提升坚固性,我们可以定制无论简单还是复杂的组件。详细了解 RTD 探头和组件。