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热敏电阻与热电偶比较全面的基础分析与问答

来源:发表时间:2020-05-29

我们权衡每种温度传感器的优缺点

热敏电阻与热电偶。根据您的应用需求,它们都是温度测量和温度控制应用的理想选择。对于面临管理一个或多个温度检测电路任务的电气工程师来说,为印刷电路板(PCB)选择正确的温度感测设备可能会造成混淆。


在完成温度传感器的选择过程时,应考虑电路以及所有连接机械的要求。例如,PCB是否将监视散热器?当前时间延迟是一个问题吗?


有几个因素会影响PCB的整体性能,例如:

稳定性:传感器必须持续多长时间?担心了吗?

精度:是否需要精确的温度测量?

包装:您要测量什么?环境条件是什么?

响应时间:传感器将放置在何处?住房要求是什么?

抗噪能力:抗噪能力是否是应用的关键因素?

温度范围:温度传感器的额定工作温度为所需温度吗?

无论是设计新的温度检测电路还是维护现有系统,都应谨慎选择不要只关注成本。当您考虑使用NTC热敏电阻与热电偶时,请务必阅读下面列出的“ 五个选择注意事项 ”。他们将帮助您确定适合您的应用的正确选择。


热敏电阻与热电偶。哪一个适合我?

当今有多种类型的温度感测设备,它们具有不同的尺寸,形状和样式,以适应任何应用。因此,为应用选择合适的温度传感器可能意味着系统性能最佳之间的差异,或者由于设备过热而导致的故障。


NTC热敏电阻和热电偶都是温度传感设备。选择一个或另一个的优点或缺点是什么?继续阅读,我们将详细介绍NTC热敏电阻与热电偶之间的一些根本区别。


我们将介绍它们的组成以及每个应用程序能够处理的一些应用程序。最后,您将了解为什么NTC热敏电阻与热电偶成为设计或维护温度检测电路系统的高效,低成本解决方案。


NTC(负温度系数)热敏电阻

NTC热敏电阻与热电偶NTC热敏电阻是一种由烧结的半导体材料制成的温度传感设备,其中包含几种金属氧化物的混合物。这些材料具有电荷载流子,该电荷载流子允许电流流过热敏电阻,从而显示出电阻的大变化与温度的小变化成比例。


本质上,NTC热敏电阻在低温下会产生高电阻。随着温度升高,热敏电阻的电阻减小。由于热敏电阻的每摄氏度电阻变化很大,因此最小的温度变化是准确的,并且响应时间短。


 


找到适合应用的正确热敏电阻需要使用热敏电阻beta(β)公式来计算电阻与温度的关系。该方法使用两点校准来计算电阻与温度的关系曲线,并校准两个温度点的电阻。


获得正确的曲线很重要,因为它代表了所选电阻与温度之间的关系。此外,由于NTC热敏电阻是非线性的,因此其输出需要线性化。对于标准热敏电阻,这使其有效工作范围在-50°C至250°C之间。


NTC热敏电阻应用

NTC热敏电阻有各种尺寸和样式,例如可定制的探头组件;玻璃封装,表面安装以及磁盘和芯片样式。这些属性使它们可以适应许多行业的良好表现,例如绿色能源,汽车,航空航天,医疗和HVAC。


尽管许多使用NTC热敏电阻的应用专注于电阻与温度的关系,但热敏电阻也满足了其他电气应用的需求,例如电流时间和电压电流用途。


当前时间的使用可以包括:

时间延迟

浪涌抑制

顺序切换

电压-电流用途可包括:

流体速度

液位控制

电压调节

温度控制电路

如果需要更高的准确度,可以将NTC热敏电阻与惠斯通电桥配合使用。惠斯通电桥通常被称为(空比较器),因为它通过比较两个量来进行测量。虽然一个数量的值是已知的,但另一个数量的值是未知的,必须对其进行调整,直到等于已知数量的值。此过程使两个量之间的检测器能够给出零或零读数。


要了解有关NTC热敏电阻及其用途,功能和优点的更多信息,请访问我们的页面“ 什么是NTC热敏电阻 ”。


热电偶

热电偶是一种电气设备,由两种不同的导电金属连接在一起。它们一起形成两个电连接点。测量(热)结和参考(冷)结。当这些结保持不同的温度时,它们会产生一个与温度相关的低温直流电压(即热电压)。热电电压可以转换为温度,因此可以测量电阻。


本文引用的是“ K”类型。该热电偶通常用作通用传感器,因为它可以在-200°C至1250°C的广泛温度范围内工作。此外,由于使用了金属,它是最便宜的热电偶类型之一。然而,热电偶的两个局限性通常是精度降低,以及随着时间的推移它们对校准漂移的敏感性。


热电偶应用

热电偶用于许多应用中,但在极端温度下性能最佳,因此它们在钢铁工业中得到了广泛的应用。工程师依靠热电偶来测量和控制熔炉,窑炉和锅炉中的温度。此外,它们还用于柴油发动机和燃气轮机。


不幸的是,即使知道所有应用细节,热电偶的使用寿命也很难预测。预测其稳定性的一种方法是安装热电偶,然后评估其性能以确定其估计的使用寿命。如您所见,此方法将不被视为具有成本效益的方法。


尽管热电偶在可能发生氧化的各种气氛中都能很好地发挥作用,但要提防“ 绿色腐烂 ”现象,该现象的名称因所受影响合金的颜色而异。当铬合金中的铬暴露于氢时会发生绿腐。还原气体,通过金属线接触。因此,如果发生这种情况,则热电偶会由于EMF(电动势)输出减小而产生较低的读数(或错误的读数)。


要了解有关K型热电偶的更多信息,请访问Wikipedia以获取更多信息。


 


热敏电阻与热电偶。选择温度传感器时要考虑的五个领域

温度范围:

选择温度传感器时,首先要考虑的是应用的温度范围。由于 NTC热敏电阻在-50至250°C的工作温度范围内表现良好,因此非常适合于不同行业的广泛应用。尽管热电偶在许多与NTC热敏电阻相同的应用中工作,但它们在低温应用中仍缺乏准确性。但是,它们在利用极端温度的操作环境中表现出色。


稳定性:

在以长期运行为目标的应用中,稳定性至关重要。温度传感器会随着时间的流逝而变化,具体取决于其材料,构造和包装。涂环氧树脂的NTC热敏电阻每年可变化0.2°C,而密封的NTC热敏电阻每年仅变化0.02°C。而热电偶的稳定性要低得多,每年约为1-2°C。


准确性:

在基本的温度传感器类型中,对于封装的玻璃,NTC热敏电阻能够实现最高精度的能力在-50至150°C以及最高250°C的范围内。精度范围为0.05至0.20摄氏度,具有很高的长期稳定性。如果使用热电偶,则测量精度可能会降低5°。此外,这种热电偶的响应能力约为20 s。 


噪音抗扰度:

NTC热敏电阻具有出色的抗电噪声和引线电阻性能,  因为它们在初次接通时具有高电阻。尽管不受导线电阻的影响,但由于热电偶输出的信号很小,因此容易受到电噪声的影响。


打包:

包装要求是由使用温度传感器的环境决定的  。NTC热敏电阻可以根据应用要求进行定制和封装到各种外壳中。它们也可以进行环氧涂层或玻璃封装,以提供进一步的保护。


 


热敏电阻与热螺母和螺栓的比较

用于温度测量和温度控制


NTC热敏电阻 热量

稳定性 环氧涂层:0.2 ° C /年

密封:0。02 ° C /年


> 1 ° C /年

引线电阻对精度的影响 非常低 没有

温度范围 -50至250 ° C(取决于类型) -200至1250 ° C,取决于类型

线性度 非线性输出需要线性化 非线性需求转换

响应时间 0.12 – 10 s(取决于尺寸和包装) 0.2 – 10 s (取决于尺寸和包装)

热敏电阻与热电偶

热敏电阻与热电偶?你是法官。就其整体性能和成本效益而言,NTC热敏电阻是您的温度传感解决方案的绝佳选择。


他们提供:


多功能性

反应快

互换性

更高的灵敏度

在其温度范围内的稳定性和准确性


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