RTD是Resistance Temperature Detector的縮寫，意思是電阻溫度檢測器。接下來我們將從五個方面介紹RTD的內(nèi)容。

RTD

一、測量原理

RTD能夠測量溫度是利用了金屬電阻隨溫度的升高而升高這一性質(zhì)。為什么金屬會具有這樣的特性呢？是因為金屬原子的最外層電子數(shù)少，容易失去電子。

金屬原子

當大量的金屬原子聚集時，絕大部分的金屬原子就會失去其價電子（最外層電子）。

失去最外層電子

這時正離子又會以一定的幾何形式排列起來，在固定的位置上做高頻的熱振動，而失去的電子則成為自由電子，在正離子間運動，大量自由電子的移動，就造成了金屬的導電性較好。

高頻熱振動

但是，當金屬的溫度升高時，正離子間的熱振動幅度變大，這就會阻礙自由電子的移動，表現(xiàn)為金屬的阻值增大。

熱振動的振幅提高

二、常見類型

不是所有的金屬都適合做測量電阻。經(jīng)過篩選人們將鉑、銅、鎳作為RTD的使用材料。

鉑的特性穩(wěn)定、耐腐蝕，不會因高低溫引起物理或化學的變化，所以鉑RTD是測量溫度最準確最穩(wěn)定的一種，在工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛。常見的型號有PT100、PT500、PT1000等。

鉑

鎳是一種硬且有延展性的金屬，比較耐腐蝕，但長時間的使用會使鎳金屬加速老化，影響測量精度，所以鎳RTD的使用范圍很小。

鎳

銅是比較柔軟且有良好延展性和導電性的金屬，在一定溫度下銅的電阻-溫度線性度很好，但銅在高溫下會發(fā)生氧化反應,影響精度，所以銅RTD在低溫場景下的使用比較多，常見的型號有Cu50、Cu100。

銅

這些RTD的型號是什么意思呢？以PT100為例，PT表示它是鉑電阻，100表示它在0℃時，電阻的阻值是100?。其他型號的表示方法也是這樣。

三、RTD的優(yōu)勢

從上圖可以看出RTD的電阻－溫度線性度是最好的。

表格比較了熱電阻、熱敏電阻、熱電偶這三種傳感器。可以發(fā)現(xiàn)，在中低溫的溫度測量中，RTD具有明顯的優(yōu)勢。高溫測量時,使用熱電偶的效果更好。在一定溫度下,使用精度很高的熱敏電阻更合適。雖然熱電阻的線性度比較好，但是如果想獲得相對準確的溫度值，我們通常還是以查表的方式來實現(xiàn)。下圖是PT100的熱電阻分度表。

四、測量方法

我們知道了RTD的測量原理，那么就要說一說RTD是如何測量的了。

測量電阻我們首先想到的就是利用歐姆定律：R=U/I。

在測量阻值較小的電阻時，通常使用恒流源作為激勵，然后測量電阻兩端的電壓，通過計算得到其電阻值。而且RTD所用的激勵電流最大為5mA，所以一般使用1mA甚至更小的電流作為激勵。具體的測量方法分為二線制、三線制和四線制這三種形式。

二線制測量的電路圖與上圖基本一致，不過在實際測量中會有線電阻的影響。如下圖所示：

二線制

線電阻的計算公式是：

審核編輯 黃宇