电阻温度系数 (α)
电阻式温度检测器 (RTD) 是一种由细金属线制成的特殊温度传感元件,其电阻随温度变化,近似如下公式:
其中,
RT = 给定温度 T 下的 RTD温度传感器电阻(欧姆)
Rref = 参考温度下的 RTD温度传感器电阻 Tref(欧姆)
α = 电阻温度系数(欧姆/欧姆/度)
下面的例子展示了如何使用该公式计算温度系数值为 0.00392 的“100 欧姆”铂 RTD温度传感器在 35 摄氏度的温度下的电阻:
RT = 100 [1 + (0.00392)(35 o C − 0 o C)]
RT = 100 [1 + 0.1372]
RT = 100 [1.1372]
RT = 113.72
由于 RTD 行为的非线性,这个线性 RTD 温度传感器式只是一个近似值。更好的近似值是 Callendar-van Dusen 公式,它引入了二阶、三阶和四阶项以获得更好的拟合:
RT = Rref (1 + AT + BT 2 − 100CT 3 + CT 4 ) 温度范围为 −200 o C < T < 0 o C 和
RT = Rref (1+AT +BT 2 ),温度范围为 0 o C < T < 661 o C,
均假设 Tref = 0 o C。A、B 和 C 系数随特定类型的 RTD 变化,相当于线性 RTD 温度传感器式中的 α。
水的熔点/冰点是大多数 RTD温度传感器的标准参考温度。以下是一些常见金属的典型 α 值:
镍 = 0.00672 Ω / Ω o C
钨 = 0.0045 Ω / Ω o C
银 = 0.0041 Ω / Ω o C
金 = 0.0040 Ω / Ω o C
铂 = 0.00392 Ω / Ω o C
铜 = 0.0038 Ω / Ω或C
如前所述,铂是工业 RTD温度传感器结构的常用线材。铂的 alpha (α) 值根据金属的合金化程度而变化。对于“参考级”铂丝,zui常见的 alpha 值为 0.003902。工业级铂合金 RTD 线通常有两种不同的系数值:0.00385(“欧洲”alpha 值)和 0.00392(“美国”alpha 值),其中zui常用的“欧洲”值为 0.00385(即使在美国!)。
用数学方法预测 RTD温度传感器电阻的另一种方法是在为该 RTD 类型发布的值表中简单地查找其预测电阻与温度的关系。表格可在不增加任何数学复杂性的情况下捕获 RTD 非线性的细微差别:只需查找与给定温度对应的电阻,反之亦然。如果一个值落在表格中两个zui近的条目之间,您可以插入查找所需的值,将两个zui近的表格条目视为定义线段的端点,沿该线计算您想要的点。
100 Ω 是工业 RTD温度传感器非常常见的参考电阻(0 摄氏度时的 Rref)。1000 Ω 是另一种常见的参考电阻,一些工业 RTD 的参考电阻低至 10 Ω。与电阻为数万甚至数十万欧姆的热敏电阻相比,RTD 的电阻相对较小。这可能会导致测量出现问题,因为将 RTD 连接到其欧姆表的电线具有自己的电阻,与热敏电阻相比,该电阻在总电路电阻中所占的百分比更大。
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