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温度传感的挑战 温度传感的挑战发布时间：2009-4-29? ? 来源：? ? 应用领域：自动化控制　　“四大”过程变量的测量各自独立，其中，温度测量似乎最具争议。事实上，这个貌似简单的任务经常会变得非常复杂，本文将探寻此中缘由。　　大约10年前，我负责一个污染控制系统的施工任务，此系统是我公司提供给一家石灰生产厂家的，其中涉及到测量废气温度，这看似很简单，然而，我的团队、系统集成商、母公司、当地分公司、客户的工程施工方以及客户的母公司等多方人员对于选择何种传感器却产生了诸多分歧，讨论几乎达到了白热化的程度。在试车结束之前，我们就已经尝试安装了两种热电偶和至少一种RTD（电阻温度检测设备），每次都为设备单独铺设电缆。这真是昂贵的一课！　　虽然选择很难，但是却只有3种主要的电子温度检测技术：　　■? 热电偶；　　■? RTD；　　■? 电热调节器。　　这三种设备类型的特征都十分的明显，在大多数场合下，这能帮助你选出最适合的类型。有不少文章也借用了这种习惯性的认识方式。然而，这种认识方式并不适用于所有的情况，同时随着技术的进步，三者之间的界线也愈见模糊了。我们需要针对这些新形势做些研究和思考，看看我们能从中得到些什么。在准备本文的过程中，我咨询了不少主? 营温度测量相关产业的小型企业内的专业人员，大致了解了他们的商业活动是如何进行的。　　资料来源：Moore Industries　　典型的温度传感应用使用热电偶或者其他探头，在过程中检测温度，并使用变送器，减少电磁干扰之类所带来的信号通讯损失。　　传统智慧？　　在为传感器选型时，以下这些基础问题的答案是首先应该弄清楚的：　　■? 测量区间——并不是特指正常工作的温度区间，而是在关机、开机和过程紊乱时潜在可能出现的温度区间。　　■? 稳定性、精度和敏感度——这些都是相关的，这些要求的确定取决于过程的需要。一家制药厂的生物反应器可能需要高精度和高可重复性的读数值，为满足这个要求的解决策略与简单的储罐监控解决方案迥然不同。　　■? 响应时间——某些过程的温度变化十分迅速，如果有必要，传感器可以设置成每分钟刷新，用于满足温度快速变化的过程，然而代价是耐久度和稳定性的降低。　　传感器有一些共同的特性，适用于大多数情况。例如，热电偶是通过两种不同金属的结合点处所产生的微小电动势来测量温度的。实际上测量的是测量点与参考点之间的温度差，参考点必须提供自身的温度作为参考，所以热电偶的安装实际上包括了两个温度传感器。　　热电偶也具有一些自身的特点：　　■? 具有宽广的测量区间，能达到所有同类技术的高温测量极限；　　■? 多样的物理尺寸和规格；　　■? 响应快速；　　■? 价格合理，设置简便；　　■? 中等的精度和敏感度；　　■? 须与特定电缆配用（例如K型热电偶必须与K型电缆配用）；以及　　■? 信号强度低，易受EMI影响。　　RTD的工作原理是某些金属（通常是铂）在受热时，其电阻值会相应改变的特点。传感器输出反馈回带有参考电压的惠思通电桥，以达到测量电阻值变化的目的。相比热电偶，RTD具有以下特点：　　■? 更精确、稳定，具有更高的复现性；　　■? 更好的敏感度和线性度；　　■? 更强抗干扰能力的信号；　　■? 较窄的测量区间，特别是在测量上限；　　■? 更昂贵；以及　　■? 需要外接电源。　　电热调节器与RTD的工作方式类似，不同的是它采用了不同类型的元件。大多数型号具有温度与电阻的反比关系，或NTC（负温度系数），这意味着电阻随着温度的升高而降低。　　■? 测量区间是同类产品中最窄的；　　■? 最低的线性度；　　■? 与热电偶同等级的精度和相应时间；　　■? 来自于宽电阻变化区间的高解析度；以及　　■? 价格低廉。　　GEC Instruments公司的总工程师Jerry Gaffney警告道：“所谓的习惯性认识具有一定的误导性，人们容易一叶障目，形成错误观点，甚至终生不变。如果人们抱着严肃的态度购买此类设备，他们应该考量所有的不同因素：成本、精度、传感器尺寸和所有此类参数，然后再确定最终的选择。而不应该仅仅因为某篇文章说热电偶不精确就认为不应该使用热电偶。”　　当然，每一条规律都有例外情况，设备制造商可以生产出与标准性能截然相反的设备，这些设备主要用于实验室的特殊应用。过程加工工厂中使用的设备通常比较普通，具有这些常见的特性。　　然而，如果习惯性认识具有误导性，那么更具体的描述是否也是如此呢？让我们继续深入了解每一种传感技术。　　资料来源： Heraeus Sensor Technology　　RTD的尺寸可以做到很小， 它使用陶瓷封装来保护易损的铂金线。如果数量不是太多，它仍然能保持较短的