以“數(shù)采設(shè)備+模擬輸入模塊”組合的方式測(cè)試溫度變化，需要選擇兩種不同的溫度傳感器——熱電偶和熱電阻（RTD）——它們使用的是兩種不同的測(cè)試原理。

數(shù)據(jù)采集器溫度

測(cè)量的原理辨析

熱電阻（RTD）

熱電阻是一種利用金屬電阻與溫度成比例增加特性的溫度傳感器。鉑電阻傳感器因其高精度測(cè)溫性能，被廣泛應(yīng)用于常規(guī)范圍的溫度測(cè)量，圖1是被測(cè)對(duì)象溫度和熱電阻阻值關(guān)系圖：溫度的升高與電阻的增加成正比。

圖1

由圖1可知，既然被測(cè)對(duì)象溫度可以通過電阻值反映出來，那么我們就可以通過電阻值來測(cè)量溫度的變化——在熱電阻上加一個(gè)電流，讀取熱電阻電壓，通過熱電阻電壓值的變化知道被測(cè)對(duì)象溫度。原理圖如下：

熱電阻類型分三線和四線兩種，各自具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)：

三線熱電阻，由于三根導(dǎo)線的電阻會(huì)存在差異，從而影響測(cè)量精度，所以要求三根導(dǎo)線電阻一致。四線熱電阻雖不會(huì)受導(dǎo)線電阻影響，但是對(duì)導(dǎo)線電阻值有限制，且成本高。

在三線和四線熱電阻選擇時(shí)，如果優(yōu)先考慮成本，那么選擇三線型，如果優(yōu)先考慮精度選四線型。

熱電偶

熱電偶測(cè)量原理是將兩種材料不同的導(dǎo)線金屬A和B焊接起來，組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)被測(cè)對(duì)象溫度和輸入端子溫度存在溫差時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓（熱電勢(shì)）。這個(gè)熱電勢(shì)參考端補(bǔ)償回路測(cè)得的輸入端溫度被轉(zhuǎn)換為被測(cè)對(duì)象的溫度，雖然測(cè)量原理比較簡單，但由于熱電勢(shì)是微電壓，加上參考端補(bǔ)償電路的測(cè)量誤差，因此一般熱電偶的測(cè)量精度低于熱電阻。

圖4

不同傳感器的

測(cè)溫差異

上面介紹了傳感器測(cè)量原理，下面就具體解釋熱電偶和熱電阻的測(cè)溫差異。因?yàn)槲覀儨y(cè)量溫度時(shí)，除了儀器的測(cè)量精度，還要考慮傳感器誤差。

傳感器

傳感器類型和公差：傳感器公差和溫度系數(shù)的組合定義了溫度傳感器的溫度特性，元件公差越大，傳感器與廣義曲線偏差越大，傳感器變化也就越大。

圖5

圖5是鉑電阻溫度計(jì)（A級(jí)）和熱電偶K、T（1級(jí)）的公差。

圖6

圖6是鉑電阻溫度計(jì)（B級(jí)）和熱電偶K、T（2、3）的公差。

由圖6可以看到不同級(jí)別、相同級(jí)別的熱電偶和熱電阻之間公差都不同，一般來說鉑電阻公差越小，測(cè)量精度越高。

測(cè)溫范圍

不同實(shí)驗(yàn)測(cè)試的溫度范圍不一樣，所以測(cè)試的溫度范圍也會(huì)限制熱傳感器的選擇。

熱電阻是低溫高精度傳感器，如比較常用的PT100——陶瓷鉑熱電阻——測(cè)量的溫度范圍最廣，測(cè)溫范圍在-200～800℃之間；而云母鉑熱電阻由于云母的特性，測(cè)溫范圍是-200～420℃；薄膜鉑熱電阻由于其封裝及制造特性，測(cè)溫范圍在-50～500℃之間。

熱電偶測(cè)溫范圍一般大于熱電阻，如常用的K、J型測(cè)溫范圍是-200~1200℃；T型熱電偶測(cè)溫范圍-200~350℃；N型熱電偶測(cè)溫范圍-200~1300℃。熱電偶種類很多，橫河數(shù)采兼容市場(chǎng)中絕大多數(shù)的熱電偶類型。

抗干擾能力

當(dāng)我們測(cè)量環(huán)境溫度(大約23℃)時(shí)，對(duì)T型熱電偶和pt100相同的干擾噪聲產(chǎn)生的影響進(jìn)行對(duì)比：

圖7

如圖7所示，加入一個(gè)相同的40uV電壓噪聲，T型熱電偶由于噪聲產(chǎn)生的溫度約1℃，而相同的噪聲在pt100上產(chǎn)生的溫度是0.1℃。

所以我們?cè)谶x擇傳感器類型時(shí)要對(duì)測(cè)試的精度要求、測(cè)試的溫度范圍、測(cè)試環(huán)境噪聲等情況綜合選擇。

總結(jié)：熱電阻精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但是測(cè)試溫度范圍小，成本高。熱電偶測(cè)試溫度范圍廣，成本低，但精度稍遜于熱電阻。理解上述測(cè)量原理，您可以知曉不同測(cè)試方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這將有助于您在溫度測(cè)量時(shí)正確選擇熱傳感器。