感測器與訊號調理

電阻溫度偵測器(RTD)

/ R-T-D; Pt100 = P-T-one-hundred /

RTD 是熱敏電阻那位沉穩可靠的表親。它同樣靠改變電阻來量溫度,但用的不是靈敏又劇烈彎曲的陶瓷,而是一圈或一層純金屬——幾乎總是白金(鉑)。金屬的電阻隨溫度溫和且非常可預測地變化,像一把守規矩的尺,每升一度就膨脹同樣的量。你犧牲了一些靈敏度,換來準確、穩定與近乎直線的反應。

最常見的 RTD 是 Pt100:純鉑,0 °C 時恰為 100.00 Ω,每升一攝氏度約增加 0.385 Ω(溫度係數約每 °C 0.00385)。所以 100 °C 時 Pt100 約讀到 138.5 Ω。另有 Pt1000(0 °C 時 1000 Ω),靈敏度高十倍、佈線更容易。由於電阻變化很小,會冒出兩個實務問題:通往感測器的長銅線本身的電阻會疊進讀數,而微小的感測電流會自熱元件。經典解法是三線式與四線式接法,讓電路把導線電阻減掉,免得它假扮成溫度。

為何重要:當你需要準確與長期穩定——工業製程控制、實驗室標準、食品與製藥——RTD 就是主力。它比熱敏電阻更線性,經年累月也穩定得多,而且 Pt100 可追溯到國際標準。誠實的取捨:它較貴、較不靈敏、因質量較大而反應較慢,而且要達到標稱準確度,確實需要三線或四線佈線,以及一個微小、受良好控制的激勵電流。

一顆 Pt100 通以穩定的 1 mA 電流,0 °C 時為 100.0 Ω,其上有 100 mV。加熱到 50 °C,它升到約 119.4 Ω,電壓爬到約 119.4 mV——乾淨、近乎線性的每度 0.385 mV,可由儀表放大器放大後讀取。

白金的電阻變化溫和又可預測——以準確換靈敏。

導線電阻是 RTD 的經典陷阱:在簡單的兩線接法中,導線會直接疊在 100 Ω 上,偽裝成數度誤差。任何認真的準確度都要用三線或四線量測,並讓激勵電流保持很小以避免自熱。

又称
RTDPt100Pt1000platinum resistance thermometer白金電阻溫度計鉑電阻