铂RTD传感器

铂RTD薄膜元件常见问题

最常见的铂电阻温度检测器 (RTD) 元件类型是什么?

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)时的基准电阻值为100Ω,并提供薄膜型和绕线型版本。

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标准的铂薄膜元件尺寸有哪些?

有四种标准尺寸可供选择(长x宽x高):

  • PTFC外形尺寸: 2.0 x 2.3 x 1.1mm
  • PTFD外形尺寸:2.0 x 5.0 x 1.1mm
  • PTFF外形尺寸:2.0 x 4.0 x 1.1mm
  • PTFM外形尺寸:1.2 x 4.0 x 1.1mm

 

通常,对于新设计,我们推荐采用PTFC外形尺寸,因为其单价相对较低,并且具有良好的通用性,适合多种外壳,用于增值探头和组件。根据你的设计需求,我们还提供其他尺寸选项,以满足对体积或响应时间要求较高的应用。对于需要更大尺寸或更高功率的应用,我们也有相应的选项。下表根据元件尺寸总结了部分特性:

 

较小尺寸元件 较大尺寸元件
响应时间更快 响应时间较慢
自热系数较大 自热系数较小
推荐测量电流较低 在相同功率下自热误差更小
可安装于占用空间更小的外壳中 具有更大的感测接触面积
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RTD中的自热系数是什么?

自热系数用于定义元件在一定功率作用下产生的自热量或温升。这种温升并不理想,因为它可能会在温度测量中引入误差。

 

例如,PTFD外形尺寸在1m/s气流条件下的自热系数为0.33°C/mW,这意味着器件中每增加1mW功率,元件温度将比环境温度升高0.33°C。

 

根据经验,自热误差应限制在目标精度的10%以内。例如,一个A级精度的PTFD元件在0°C时的精度为±0.15°C。因此,自热引起的误差应限制在0.015°C,这意味着功率应限制在±0.015°C/0.33°C/mW=0.045 mW。

 

由于像RTD这样的电阻元件的功率等于I2R,对于Pt100元件,最大电流I = SQRT(0.045mW/100Ω),即0.0213A或21.3mA。

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什么是TCR?它是如何计算的?

电阻温度系数,也称为TCR,是假设在0°C时电阻为11Ω的RTD每开尔文的平均电阻增量。TCR类似于通常与热敏电阻相关的alpha (α) 值。TCR是0°C和100°C之间电阻的平均变化量,使用以下公式计算:

TCR=(R100-R0)/(R0*100)°C

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如何计算铂薄膜元件在非0°C温度下的电阻?

铂RTD元件的计算公式在DIN EN 60751中进行了定义:

  • T ≥ 0 °C时: RT = R0 * (1+a * T + b * T2)
  • T < 0 °C时: 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
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在非0°C的温度下,其温度容差是多少?

这些电阻温度检测器元件的精度在DIN EN 60751中定义,遵循以下列出的公式:

 

精度等级 互换性 温度范围容差
F0.1 (T=AA) ± (0.1+0.0017*|T/°C|) °C -30℃至+200℃
F0.15(A) ± (0.15+0.002*|T/°C|) °C -30℃至+300℃
F0.3 (B) ± (0.3+0.005*|T/°C|) °C -50℃至+600℃
F0.6 (C=2B) ± (0.6+0.007*|T/°C|) °C -50℃至+600℃

 |T/°C|表示温度的绝对值,单位为°C。

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镀金镍线与镀银线的主要区别是什么?

  • 镀金镍线可在最高600°C的整个温度范围内工作。
  • 镀银线的工作温度上限为300°C。
  • 当元件连接方式为焊接或钎焊时,通常使用镀金镍线。
  • 镀银线更适合采用焊锡连接。
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如果铂RTD元件在超出其精度等级规定的温度范围下工作,会发生什么?

铂薄膜元件均采用相同的材料和工艺制造,但会根据各自的精度等级进行测试和校准。这意味着每个元件在物理上都可在-200°C至+600°C(适用于镀金镍线)范围内工作,但如果超出精度等级对应的温度范围,其校准精度将无法保证。

例如,A级 (F0.15) 精度等级的元件被校准为在-30°C至+300°C的温度范围内符合DIN EN 60751定义的精度。在该范围之外工作不会损坏元件,但可能会导致元件校准发生轻微偏移,并且不能再保证原始精度规格。

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铂薄膜元件适用哪些规格标准?

铂薄膜 (PTF) 系列旨在设计并制造以满足DIN EN 60751规范。

  • IEC 60751和ASTM E1137规范非常相似。
  • IEC 60751和DIN EN 60751规范是相同的。
  • DIN规范基本上就是带有附加封面的IEC规范。
  • DIN EN 60751和ASTM E1137非常相似,因为这两种规范都适用于标准的3850 ppm/K温度系数的铂电阻曲线,并且基于ITS-90温标。两种规范的主要区别之一在于公差等级的定义。

 

 

DIN EN 60751 ASTM E1137
精度等级 公差定义 精度等级 公差定义
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|)

 |T/°C|表示温度的绝对值,单位为°C。

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除了元件本身,RTD组件是否支持定制封装?

是的,TE Connectivity专注于增值型探头和组件,提供多种标准和定制RTD组件,以满足客户需求。组件形式可以非常简单,例如在元件外加一段热缩管并配合更大AWG规格的引线,也可以是完全加固的组件,包括金属外壳、引线、灌封材料和连接器。