電阻溫度計

電阻溫度計，也稱為電阻溫度探測器（RTDs），是一種使用已知電阻隨溫度變化特性的材料所製成溫度感測器。因為他們幾乎無一例外地由鉑製造而成，所以他們通常被稱為鉑電阻溫度計。在許多低於600℃的工業套用場合，他們正在慢慢地取代了熱電偶。

最常用的電阻溫度計都採用金屬絲繞製成的感溫元件，主要有鉑電阻溫度計和銅電阻溫度計，在低溫下還有碳、鍺和銠鐵電阻溫度計。

基本介紹

• 中文名：電阻溫度計
• 外文名：Resistance thermometer

簡介

電阻溫度計（resistance thermometer），根據導體電阻隨溫度而變化的規律來測量溫度的溫度計。精密的鉑電阻溫度計是最精確的溫度計，溫度覆蓋範圍約為14～903K，其誤差可低到萬分之一攝氏度，它是能復現國際實用溫標的基準溫度計。我國還用一等和二等標準鉑電阻溫度計來傳遞溫標，用它作標準來檢定水銀溫度計和其他類型的溫度計。

電阻溫度計

金屬的電阻與溫度的關係

由鉑，銅或鎳構成的普通RTD感測元件具有可重複的電阻-溫度關係（R vs T）和工作溫度範圍。R與T的關係定義為每度溫度變化時感測器的電阻變化量。 電阻的相對變化（電阻的溫度係數）在感測器的有用範圍內變化很小。

鉑金，是威廉·西門子爵士在1871年貝克演講中提出的一種電阻溫度探測器元件。它是一種貴金屬，在最大溫度範圍內具有最穩定的電阻 - 溫度關係。鎳元素的溫度範圍有限，因為在溫度超過572°F（300°C）時，每個溫度變化的電阻變化量變得非常非線性。 銅具有非常線性的電阻 - 溫度關係; 然而，銅在中等溫度下會氧化，不能在超過302°F（150°C）的溫度下使用。

鉑是製作RTDs的最佳金屬，因為它具有非常線性的電阻 - 溫度關係，在很寬的溫度範圍內具有高重複性。鉑的獨特性能使其成為-272.5°C至961.78°C溫度範圍內的首選材料。 它被用於定義國際溫度標準ITS-90的感測器中。 鉑金被選擇也因為它的化學惰性。

用作電阻元件的金屬的顯著特徵是在0和100℃之間，電阻與溫度關係線性近似。 該電阻的溫度係數由α表示，通常以Ω/（℃）為單位給出：

其中：

是0°C時感測器的電阻， 是100°C時感測器的電阻.

鉑的這些不同的α值是通過摻雜實現的；基本上，小心地將雜質引入鉑。 摻雜期間引入的雜質嵌入鉑的晶格結構中，會導致不同的R-T曲線，因此α值不同。

校準

為了表征任何RTD在表示計畫使用範圍的溫度範圍內的R和T關係，必須在0°C和100°C以外的溫度下進行校準。 儘管RTD在實際使用中被認為是線性的，但必須證明它們對於實際使用的溫度是準確的。兩種常用的校準方法分別是是定點法和比較法。

定點校準

用於最高精度的校準。 它使用純物質如水，鋅，錫和氬的三重點，冰點或熔點，產生已知和可重複的溫度。 定點校準提供極其精確的校準（±0.001°C內）。工業級探頭常用的定點校準方法是冰浴。 該設備價格低廉，易於使用，可同時容納多個感測器。 冰點被指定為二級標準，因為其精度為±0.005°C（±0.009°F），而主要固定點為±0.001°C（±0.0018°F）。

比較校準

通常與二次SPRT和工業RTD一起使用。 將被校準的溫度計通過溫度均勻穩定的浴槽與校準過的溫度計進行比較。 與定點校準不同，可以在-100°C和500°C（-148°F至932°F）之間的任何溫度下進行比較。 這種方法可能更具成本效益，因為可以用自動化設備同時校準多個感測器。 這些電加熱和充分攪拌的浴使用矽油和熔鹽作為各種校準溫度的介質。

優點和限制

優勢

• 高精度
• 低漂移
• 適用範圍寬
• 適宜高精密的套用

限制

• RTDs在工業套用中很少使用於超過660℃的環境。在非常低的溫度下，如低於 -270 ℃（或3K），那么電阻的敏感度為零，因此不實用。
• 相對於熱敏電阻，鉑RTDs是不太敏感的，而且反應時間較慢。