PT100温度传感器可在-200至+850°C之间进行稳定的高精度温度测量,这使其成为许多工业应用中的热门选择。特别是在-50至150ºC范围内的高精度,使其成为制药应用(如灭菌过程)中温度测量的首选。
PT100测量原理
PT100温度传感器是电阻温度检测器(RTD)的典型代表,其工作原理基于金属的电阻值随温度变化而改变的特性。铂金具有正温度系数特性——即电阻值随温度升高而增大,因此成为制造RTD最常用的核心材料。
PT100温度传感器的设计标准遵循ISO 60751:2008国际标准,其特性表现为:在0.0°C时电阻值精确为100Ω,且在0至100°C温度区间内,电阻值随温度上升的变化率为每1°C增加0.385Ω。
PT100精度等级
根据BS EN 60751:2008标准,市售传感器的精度等级可分为B级、A级和AA级,精度依次递增。此外,还可提供1/10 DIN级传感器,其公差带严格控制在B级传感器的十分之一范围内。
上表列出了不同等级传感器在不同温度下的公差范围,并注明了薄膜式和绕线式传感器的温度限值。
影响PT100精度因素
1、选择合适的精度等级
按德国DIN的标准,依据感温芯片精度不同分CLASS 0.5,CLASS B,CLASS A,CLASS AA,CLASS AAA 等级别,分别对应的测温精度是+/-0.5度、+/-0.3度、+/-0.15度、+/-0.1度和+/-0.03度。
感温芯片的精度等级直接决定了测温精度,所以选择合适精度等级PT100温度传感器至关重要。
2、选择合适的封装形式
不同的封装形式决定了导热方式,会直接影响测温效果。
PT100温度传感器封装形式多种多样,有直管固定、螺纹安装、表面粘贴和表面磁吸等。
在极限高温场所,陶瓷封装传感器则往往比薄膜式传感器更具优势。
3、探头引线长度对PT100测量精度的影响
PT100温度传感器可通过以下三种接线方式与测量仪器连接:
• 两线制:无引线补偿
• 三线制:部分补偿
• 四线制:全补偿
4、冗余设计:双传感器设计
可以采用双传感器设计(各配备独立引线),这种配置具有两大优势:当某一传感器故障时可确保温度监测的连续性通过读数交叉校验可提升系统安全性
但需要注意的是,这种设计会使探头尺寸加大。因此,对于直径≤3mm的微型探头,通常无法采用双传感器配置。
5、加工生产工艺
受加工生产工艺影响,如保护壳材料、尺寸,密封胶导热效果等,即使使用相同的感温芯片,也会产生不同的测温结果。
6、板卡采样精度
PT100的电阻信号最终需要通过板卡采样并计算,才能获得真实温度值,板卡的采样位数、电阻精度、电压波动也会影响最终得到的温度值。
7、传感器标定
由于上述因素的影响,板卡的获取的原始温度值还不能直接使用,只能经过标定后才能获得较为准备的温度值。