RTD和熱電偶的區別

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介紹

RTD和熱電偶感測器都避免了繁瑣的轉換過程，從而可以輕鬆地進行溫度測量。這兩種感測器之間的基本區別在於它們的製造功能和工作原理。

什麼是RTD？

RTD代表電阻溫度檢測器（Resistance Temperature Detectors）。這是一種重要的感測器，廣泛用於測量溫度。RTD的電阻會隨著溫度的變化而變化 (Wu, Luo & Liu, 2019)。溫度升高會導致RTD的電阻也升高。RTD本身無法產生輸出。RTD內部包含由線圈或純金屬製成的薄膜。

圖1：RTD

什麼是熱電偶？

熱電偶包含兩種不同的導體。這些導體用於產生電壓。該電壓與溫度差成正比。熱電偶的電阻隨著溫度的升高而降低 (Hwang, Cheon & Park, 2020)。使用熱電偶測量溫度不需要任何外部激勵。

圖2：熱電偶

RTD感測器：優點和缺點

優點

• 漂移小

• 線性度好、穩定性高、精度高

• 適用於精密測量

缺點

• 需要電流源

• 響應速度慢

• 需要訊號調理

熱電偶感測器：優點和缺點

優點

• 可在危險環境中使用

• 對溫度變化響應迅速

• 熱容量低

缺點

• 成本最低，穩定性最低

• 將電壓轉換為可用的溫度讀數需要“大量的訊號調理”系統。

RTD和熱電偶感測器比較

不同引數	熱電偶	RTD
尖端靈敏度	極佳	良好
精度	中等至良好	極佳
響應時間	中等至極佳	良好
穩定性（長期）	良好至差	極佳
線性度	良好	良好
自發熱（不良）	極佳	中等至極佳
重複性	差至良好	極佳
測量範圍	-270℃至2320℃	-240℃至650℃

RTD和熱電偶的區別

不同特性	RTD	熱電偶
精度	RTD溫度測量的精度最高。在±0.050℃至±0.10℃的溫度範圍內，RTD提供最精確的溫度測量 (Kim et al. 2018)。	熱電偶的精度低於RTD。在±0.20℃至±0.50℃的溫度範圍內，可以正確測量該感測器的精度。
成本	RTD比熱電偶貴。	熱電偶的成本約為RTD成本的三分之一。定期的調整和較長的安裝過程導致該感測器產生長期成本。
靈敏度	RTD感測器在靈敏度方面更耐用且更快。溫度變化會影響RTD的靈敏度。	與RTD相比，熱電偶達到熱平衡所需的時間更長。熱電偶中冷端結點的存在會影響靈敏度。
單點測量	使用RTD進行溫度計算時，會考慮平均值和整個表面值 (Goswami & Kumar, 2018)。可用的大元件會導致測量過程中的困難。	熱電偶的設計能夠將測量點縮小到特定且精確的點。該點被稱為“裸露端點”。
漂移	根據設計，RTD的感測器漂移很小。這有助於在更長時間內產生穩定和準確的讀數。	發現熱電偶存在隨時間推移而產生的高漂移。導線的不均勻性是這種高漂移的主要原因。不均勻性也可能由機械損傷和化學暴露引起 (Johra, 2020)。熱電偶需要經常進行調整和校準。

熱電偶的應用

熱電偶的使用非常方便，因此它被廣泛用於溫度測量。它的一些最重要和最流行的應用包括：

• 醫院體溫計

• 柴油發動機的診斷測試過程

• 溫度感測器的機制

• 各種工業應用，如窯爐和燃氣輪機

RTD的應用

RTD是一種重要的無源器件，用於測量較寬範圍的溫度。其最重要的應用如下：

• 微電子學

• 紡織品生產過程

• 塑膠加工

• 烤架和爐灶

• 冰箱

• 空調

• 石油化工加工

結論

這些感測器各有優缺點，根據這些優缺點可以衡量感測器的能力和可靠性。使用者需要根據需求選擇最合適的溫度測量部件。熱電偶比RTD更耐用且更便宜。使用熱電偶可以測量更大的溫度範圍，而RTD則無法做到這一點。RTD的一個重要特點是，RTD測量的溫度比熱電偶更可靠且更好。

常見問題

Q1. 熱電偶的基本原理是什麼？

珀耳帖效應非常重要，因為它有助於熱電偶的工作。在電路的連線點處引入珀耳帖效應。在該點處發現溫度差，這有助於熱電偶的工作過程。

Q2. RTD和熱電偶的精度如何？

熱電偶的精度較差。RTD比熱電偶精度更高。

Q3. 測量溫度使用多少個感測器？

溫度是一種用來表示熱性質並測量物體原子平均動能的量。RTD和熱電偶感測器這兩種基本感測器被廣泛用於測量溫度。

Q4. RTD和熱電偶的關鍵區別是什麼？

熱電偶可以測量大範圍的溫度。RTD用於測量物體原子溫度的低範圍。