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

RTD

一、測(cè)量原理

RTD能夠測(cè)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(huì)具有這樣的特性呢？是因?yàn)榻饘僭拥淖钔鈱与娮訑?shù)少，容易失去電子。

金屬原子

當(dāng)大量的金屬原子聚集時(shí)，絕大部分的金屬原子就會(huì)失去其價(jià)電子（最外層電子）。

失去最外層電子

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

高頻熱振動(dòng)

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

熱振動(dòng)的振幅提高

二、常見(jiàn)類(lèi)型

不是所有的金屬都適合做測(cè)量電阻。經(jīng)過(guò)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(huì)因高低溫引起物理或化學(xué)的變化，所以鉑RTD是測(cè)量溫度最準(zhǔn)確最穩(wěn)定的一種，在工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛。常見(jiàn)的型號(hào)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(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)使鎳金屬加速老化，影響測(cè)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(dǎo)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(huì)發(fā)生氧化反應(yīng),影響精度，所以銅RTD在低溫場(chǎng)景下的使用比較多，常見(jiàn)的型號(hào)有Cu50、Cu100。

銅

這些RTD的型號(hào)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(shí)，電阻的阻值是100?。其他型號(hào)的表示方法也是這樣。

三、RTD的優(yōu)勢(shì)

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?？梢园l(fā)現(xiàn)，在中低溫的溫度測(cè)量中，RTD具有明顯的優(yōu)勢(shì)。高溫測(cè)量時(shí),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(duì)準(zhǔn)確的溫度值，我們通常還是以查表的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。下圖是PT100的熱電阻分度表。

四、測(cè)量方法

我們知道了RTD的測(cè)量原理，那么就要說(shuō)一說(shuō)RTD是如何測(cè)量的了。

測(cè)量電阻我們首先想到的就是利用歐姆定律：R=U/I。

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

二線制測(cè)量的電路圖與上圖基本一致，不過(guò)在實(shí)際測(cè)量中會(huì)有線電阻的影響。如下圖所示：

二線制

線電阻的計(jì)算公式是：

審核編輯 黃宇