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繞線與薄膜電阻溫度傳感器：哪個(gè)更好？
許多過程應(yīng)用依靠繞線或薄膜電阻溫度檢測器 (RTD) 來提供高效和安全的操作。這兩種電阻溫度計(jì)具有不同的特性，各有優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)際上，這是一個(gè)蘋果和橙子的比較。更令人困惑的是，歐洲標(biāo)準(zhǔn)考慮了差異，而美國標(biāo)準(zhǔn)則一視同仁。
繞線式或薄膜電阻溫度檢測器 (RTD) 哪個(gè)性能更好？答案取決于幾個(gè)變量，尤其是您的過程環(huán)境。增加混亂的是不同的標(biāo)準(zhǔn)，IEC 和 ASTM。
要找出哪種工業(yè)電阻溫度計(jì)更適合您的應(yīng)用，它有助于了解每個(gè)傳感器的組成并詳細(xì)了解它們的優(yōu)缺點(diǎn)。
繞線電阻器和薄膜電阻器的區(qū)別
一種較舊的技術(shù)，線繞電阻器由一根細(xì)鉑絲組成，包裹并融合在玻璃外殼內(nèi)或嵌入陶瓷中。玻璃繞線電阻器可以承受一定程度的振動(dòng)，但在溫度高于 +400°C (+752°F) 時(shí)，當(dāng)玻璃特性開始發(fā)生變化時(shí)，其精度會(huì)降低。這種變化會(huì)增加電導(dǎo)率并導(dǎo)致傳感器失去準(zhǔn)確性。另一方面，陶瓷線繞電阻器在溫度變化期間由于機(jī)械力而產(chǎn)生的漂移較小，但它們在振動(dòng)下容易損壞。
薄膜熱電阻
在薄膜電阻器中，一層非常細(xì)的鉑沉積在陶瓷載體上。然后將鉑膜和導(dǎo)線連接用玻璃層密封在一起。使用這種類型的 RTD 的缺點(diǎn)是鉑膜、陶瓷基體和玻璃層在不同溫度下的表現(xiàn)都不同。當(dāng)溫度太低 (-50°C/-58°F) 或太高 (+500°C/+932°F) 時(shí)，使用薄膜電阻器進(jìn)行的測量可能與實(shí)際值的偏差大于實(shí)際值。一個(gè)繞線電阻器。這種偏差與材料的質(zhì)量和工藝無關(guān)，而是設(shè)計(jì)和所用材料類型的結(jié)果，在 IEC 標(biāo)準(zhǔn)中得到了解決。
從好的方面來說，由于薄膜電阻器的質(zhì)量（重量）和結(jié)構(gòu)較小，因此它們體積小，并且抗振性非常好。他們也更敏感。此外，由于這種類型的 RTD 僅使用極少量的鉑，而線繞電阻器的貴金屬很長，因此薄膜電阻溫度計(jì)更便宜。
IEC 60751 和 ASTM E1137/E1137M 標(biāo)準(zhǔn)
由于尺寸較大、價(jià)格較高且對振動(dòng)敏感，繞線式檢測器正在失寵并被薄膜傳感器所取代。IEC 60751 (DIN EN 60751) 工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)和鉑溫度傳感器標(biāo)準(zhǔn)在 2008 年進(jìn)行了修正，以考慮到繞線電阻和薄膜電阻之間的差異。它分別列出了公差等級和溫度范圍（表 1）。有了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就沒有誤解的余地，因?yàn)樗宄囟x了每種類型的電阻溫度檢測器的精度等級。
溫度有效范圍 | 公差值* | ||
繞線電阻 | 薄膜電阻 | ||
機(jī)管局 | −50… +250°C | 0…+150°C | ±(0.1 + 0.00017 |t|) |
一種 | −100…+450°C | −30… +300°C | ±(0.15 + 0.002 |t|) |
乙 | −196…+600°C | −50… +500°C | ±(0.3 + 0.005 |t|) |
C | -196…+600°C | −50… +600°C | ±(0.6 + 0.01 |t|) |
*|t| = 以°C 為單位的溫度模塊，不考慮符號 | |||
表 1：IEC 60751 使用繞線和薄膜電阻器的溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
ASTM E1137/E1137M 標(biāo)準(zhǔn)于 2014 年重新審查，但未進(jìn)行修正以包括繞線和薄膜電阻器的行為差異。該標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)以兩個(gè)公差等級（A 級和 B 級）運(yùn)行，均定義為 -200°C 至 +650°C的溫度范圍，無論其類型如何傳感器。
蘋果和橙子的比較
在并排評估兩種不同類型的溫度計(jì)時(shí)，IEC 60751 標(biāo)準(zhǔn)和 ASTM E1137/E1137M 標(biāo)準(zhǔn)中使用的不同標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)導(dǎo)致混淆。實(shí)際上，這是一個(gè)蘋果和橙子的比較。乍一看，符合 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)的探測器似乎比符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的探測器要好，因?yàn)榍罢甙鼜V泛的溫度范圍。然而，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)并未考慮材料行為的差異如何影響精度，特別是在低溫和高溫下（表 2）。
ASTM E1137/E1137M | IEC 60751：2008 | ||||||
沒有信息 | 繞線電阻 | 薄膜電阻器 | |||||
A級 | B級 | AA級 | A級 | B級 | AA級 | A級 | B級 |
−200 +650 | −200 +650 | −50 +250 | −100 +450 | −196 +600 | 0 +150 | −30 +300 | −50 +500 |
表 2：符合 ASTM E1137/E1137M 和 IEC 60751 標(biāo)準(zhǔn)的繞線和薄膜溫度計(jì)的溫度范圍（以°C 為單位）和公差等級/等級
每種 RTD 類型的優(yōu)缺點(diǎn)
工藝條件決定了哪種類型的工業(yè)電阻溫度計(jì)更適合應(yīng)用，因?yàn)槊糠N都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
線繞電阻器的優(yōu)點(diǎn)
●整個(gè)溫度范圍內(nèi)的高精度，在某些實(shí)驗(yàn)室設(shè)置或貿(mào)易交接等應(yīng)用中需要
繞線電阻的缺點(diǎn)
●不抗振
●長度更大（約 25 毫米）
●比薄膜電阻貴 10 倍
薄膜電阻的優(yōu)點(diǎn)
●長度緊湊（約 3 毫米）
●抗振，由于它們的質(zhì)量更小且沒有移動(dòng)部件，使其成為壓縮機(jī)和軸承應(yīng)用的理想選擇
●尖端敏感傳感器結(jié)構(gòu)
●約1/10個(gè) 線繞電阻器的成本的
薄膜電阻的缺點(diǎn)
●低溫和高溫下的精度損失
總而言之，如果您需要在很寬的溫度范圍內(nèi)使用高精度 RTD，尤其是在較高溫度范圍內(nèi)，那么線繞電阻器的較高成本是值得的。
另一方面，薄膜電阻溫度計(jì)非常適用于食品和飲料、制藥和其他衛(wèi)生應(yīng)用，其中典型的過程溫度保持在 +250°C 以下。維連的TR21系列微型 RTD采用最新的薄膜技術(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、節(jié)省空間的液體和氣體介質(zhì)溫度測量解決方案。每個(gè)電阻溫度計(jì)都帶有直接傳感器輸出（3 線或 4 線版本的Pt100/Pt1000）或帶有 4 … 20mA 輸出信號的集成變送器。所有過程連接都滿足衛(wèi)生應(yīng)用的嚴(yán)格要求。電氣元件受到防潮保護(hù)?？筛鶕?jù)您的需要選擇插入長度、過程連接、傳感器和連接方法。
憑借其低成本和其他優(yōu)勢，薄膜傳感器在許多（盡管不是全部）應(yīng)用中越來越受歡迎。仍然不確定在您的特定情況下使用哪種工業(yè) RTD維連的溫度專家團(tuán)隊(duì)很樂意提供進(jìn)一步的幫助。電話/微信18717811268 黃工 [email protected]
