热电偶的工作原理是基于热电效应,它测量的是热端与冷端之间的温度差。要得到热端的绝对温度,必须知道冷端的绝对温度。这个补偿冷端温度的过程就是“冷端补偿”(CJC)。
传统方式:将热电偶的冷端放入一个温度恒定的冰水瓶(0°C)中。
现代方式:使用一个温度传感器实时测量接线端子(冷端)处的温度,然后由测温仪表(温控器、采集卡等)自动进行数学计算来补偿。这个用于测量冷端温度的传感器,最常用的就是PT100铂电阻。
所以,这个PT100探头的核心任务就是高精度、高可靠地测量仪表接线端子的环境温度。
当为您热电偶系统选择冷端补偿用的PT100探头时,需要关注以下主要参数:
1. 分度号 (Sensor Type)
PT100: 最常用,表示在0°C时电阻值为100欧姆。
PT1000: 也有使用,0°C时电阻为1000欧姆,灵敏度更高,但不如PT100普遍。
2. 测温范围 (Temperature Range)
典型范围: -50°C 到 +150°C。
原因: 冷端(通常是仪表柜内部)的环境温度基本在这个范围内。不需要很宽的量程,但需要在此范围内有高精度。
3. 精度等级 / 允差 (Accuracy Class / Tolerance)
这是最关键的参数之一,直接决定了冷端补偿的准确性。常用国际标准是IEC 60751。
Class A: 更高精度。允差为 ±(0.15 + 0.002 | t | °C)。例如在0°C时,误差为±0.15°C;在100°C时,误差约为±0.35°C。
Class B: 工业常用标准。允差为 ±(0.30 + 0.005 | t | °C)。例如在0°C时,误差为±0.30°C;在100°C时,误差约为±0.80°C。
选择: 对热电偶测温精度要求高的系统,应选择Class A级的PT100。
4. 连接方式 / 安装形式 (Mounting Style)
这个PT100需要紧密地测量仪表接线端子的温度,因此其安装方式至关重要。
表面贴装式 (Surface Mount): 最常见的形式。带有一个金属片或塑料壳,可以用螺丝直接固定在仪表接线端子排的金属导轨上或附近,确保感温元件与测量点良好接触。
探针式 ( Probe ): 带有一个金属探针,可以插入仪表专门设计的CJC插孔中。
导线式 (Wire Lead): 直接引出导线,需要用户自行固定到合适的位置。
5. 线制 (Wire Configuration)
2线制 (2-Wire): 最简单,但引线电阻会带来测量误差,不推荐用于冷端补偿,因为精度要求高。
3线制 (3-Wire): 最常用的制式。可以通过电路消除引线电阻的影响,在工业应用中性价比最高。
4线制 (4-Wire): 精度最高的制式。完全消除所有引线电阻的影响,常用于实验室或高精度要求的场合。
6. 探头尺寸与材料 (Dimensions & Materials)
尺寸: 通常比较小巧,以适应仪表内部的紧凑空间。
护套/外壳材料: 通常是不锈钢或塑料,因为环境腐蚀性不强。
7. 引线长度与材料 (Lead Length & Material)
长度: 通常较短(0.5米 - 2米),足够连接至仪表的测温通道即可。
材料: 通常为氟塑料、PVC等耐热绝缘材料。
用于热电偶冷端补偿的PT100探头,其核心参数是:精度等级(首选Class A)、3线制、适用于仪表环境的安装方式、以及与您测温仪表要求的匹配性。它虽然是一个小部件,但对整个热电偶测温系统的最终精度起着至关重要的作用。
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