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數(shù)采測溫原理及溫度傳感器的選擇
以“數(shù)采設(shè)備+模擬輸入模塊”組合的方式測試溫度變化，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試原理。
數(shù)據(jù)采集器溫度
測量的原理辨析
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溫性能，被廣泛應(yīng)用于常規(guī)范圍的溫度測量，圖1是被測對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，既然被測對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量溫度的變化——在熱電阻上加一個電流，讀取熱電阻電壓，通過熱電阻電壓值的變化知道被測對象溫度。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：
三線熱電阻，由于三根導(dǎo)線的電阻會存在差異，從而影響測量精度，所以要求三根導(dǎo)線電阻一致。四線熱電阻雖不會受導(dǎo)線電阻影響，但是對導(dǎo)線電阻值有限制，且成本高。
在三線和四線熱電阻選擇時，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，組成一個閉合回路，當被測對象溫度和輸入端子溫度存在溫差時會產(chǎn)生電壓（熱電勢）。這個熱電勢參考端補償回路測得的輸入端溫度被轉(zhuǎn)換為被測對象的溫度，雖然測量原理比較簡單，但由于熱電勢是微電壓，加上參考端補償電路的測量誤差，因此一般熱電偶的測量精度低于熱電阻。
圖4
不同傳感器的
測溫差異
上面介紹了傳感器測量原理，下面就具體解釋熱電偶和熱電阻的測溫差異。因為我們測量溫度時，除了儀器的測量精度，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（A級）和熱電偶K、T（1級）的公差。
圖6
圖6是鉑電阻溫度計（B級）和熱電偶K、T（2、3）的公差。
由圖6可以看到不同級別、相同級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，測量精度越高。
測溫范圍
不同實驗測試的溫度范圍不一樣，所以測試的溫度范圍也會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——測量的溫度范圍最廣，測溫范圍在-200～800℃之間；而云母鉑熱電阻由于云母的特性，測溫范圍是-200～420℃；薄膜鉑熱電阻由于其封裝及制造特性，測溫范圍在-50～500℃之間。
熱電偶測溫范圍一般大于熱電阻，如常用的K、J型測溫范圍是-200~1200℃；T型熱電偶測溫范圍-200~350℃；N型熱電偶測溫范圍-200~1300℃。熱電偶種類很多，橫河數(shù)采兼容市場中絕大多數(shù)的熱電偶類型。
抗干擾能力
當我們測量環(huán)境溫度(大約23℃)時，對T型熱電偶和pt100相同的干擾噪聲產(chǎn)生的影響進行對比：
圖7
如圖7所示，加入一個相同的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℃。
所以我們在選擇傳感器類型時要對測試的精度要求、測試的溫度范圍、測試環(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，但是測試溫度范圍小，成本高。熱電偶測試溫度范圍廣，成本低，但精度稍遜于熱電阻。理解上述測量原理，您可以知曉不同測試方案各自的優(yōu)缺點，這將有助于您在溫度測量時正確選擇熱傳感器。
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