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选择用于 数据采集系统的温度传感器 应用指南 1406 引言 温度对产品可靠性有重要影响，因此在研发和制造 在您用数据采集系统收集温度数据时，了解各种温 应用中收集温度数据极为重要。但进行精确和可重复的 度测量方法的优缺点能帮助您得到更好的结果。正确选 温度测量并不像您料想的那样简单。 择和使用温度传感器可避免各类测量问题和得到可信赖 的结果。 温度测量远比初看起来复杂。我们一般认为温度只 是一个简单数字，但它具有统计结构，其精度和可重复 这篇应用指南全面讲述数据采集系统中最常用的 性受热容量、测量时间、电噪声和测量算法的影响。即 四种温度传感器，讨论它们的优点和缺点。探讨热偶测 使在理想条件下精确测量温度都相当困难，在真实测试 量的科学原理，以帮助您克服这些流行传感器的固有 条件下更是困难的任务。 不足。 传感器类型 数据采集系统中最常用的四类传感器是电阻温度探 据采集通道。作为折衷方案，您可使用三线技术，它接 测器（RTD ），热敏电阻，IC 敏感元件和热偶。它们各 线比较简单，但在精度上略有牺牲（详情见应用指南 自适宜特定的测量条件，因此了解何时应使用何种传感 290 ）[1]。 器非常重要。要考虑的因素包括性能、适用范围、售价 和方便性。表 1 汇总了各类传感器的优点和缺点[1]。 电阻温度探测器 RTD 的工作原理是金属的电阻率与温度相关。最 高等级RTD 使用金属铂，它可提供直至500 ℃的最精 确和最稳定的测量。但铂 RTD 非常昂贵。使用镍或镍 合金的RTD 的稳定性和线性比铂RTD 差，但价格要 低得多，并且也有相当好的精度。 图1a: 两线技术 RTD 也有一些缺点，包括对自热误差敏感。电阻测 量需要施加电流，而电流会生热，从而造成失真的结 果。RTD 的第二个缺点是电阻低。由于其电阻是如此 之低，连接RTD 的导线电阻也会造成大的误差。 如果您使用如图1a 所示的二线技术，在数据采集 系统端上测量的电阻就包括引线电阻在内。如果使用如 图1b: 四线技术 图 1b 所示的四线技术，在RTD 端测量的电阻就不包括 引线电阻。当然，四线技术需要两倍的接线和两倍的数 图1: RTD 两线和四线测量技术 RTD 热敏电阻 IC 敏感元件 热偶 测量类型 绝对 相对 优点 - 最稳定 - 高灵敏度 - 输出最高 - 坚固 - 最精确 - 快 - 便宜 - 便宜 - 比热偶线性好 - 两线测量 - 自加电 - 各种物理形式 - 线性最好 - 宽温度范围 缺点 - 贵 - 非线性 - 低于 250℃ - 非线性 - 慢 - 温度范围有限 - 需要电源 - 电压低 - 需要电流源 - 不结实 - 慢 - 需要参考