電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）溫度在很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)里都是基礎(chǔ)且常見(jiàn)的測(cè)量指標(biāo)，能夠給我們提供很多關(guān)鍵信息。溫度作為許多終端設(shè)備里關(guān)鍵的數(shù)據(jù)自然有著不少測(cè)量的辦法，用于測(cè)量的元件也是多種多樣，RTD、NTC、熱電偶等等都是其中的代表器件。

適應(yīng)性廣的精密測(cè)溫RTD

每一種溫度測(cè)量元件都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，有的響應(yīng)時(shí)間快，有的穩(wěn)定性好，有的成本足夠低。同時(shí)每一種溫度測(cè)量元件也不可能面面俱到，會(huì)存在一些劣勢(shì)，比如NTC線性程度稍差相對(duì)不夠耐用，數(shù)字溫感溫度范圍受限，熱電偶需要冷端補(bǔ)償提供誤差修正等等。

RTD，Resistance Temperature Detector，是電阻溫度檢測(cè)器，它是由純金屬線制成的無(wú)源器件。當(dāng)溫度升高時(shí)，器件的電阻會(huì)升高，通過(guò)測(cè)量電阻進(jìn)而得知溫度信息。RTD和熱敏電阻NTC特性正好相反，熱敏電阻NTC很敏感，響應(yīng)速度極快，但是線性度很差，RTD相對(duì)來(lái)說(shuō)沒(méi)有那么敏感但是線性度極好。

在整個(gè)測(cè)量溫度范圍里，RTD的響應(yīng)幾乎可以說(shuō)是呈現(xiàn)出了完全線性的特征，靈敏度相對(duì)低了一些但是也能達(dá)到幾百μV/℃。良好的線性度是提供準(zhǔn)確可靠的溫度測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)，RTD的輸出與輸入溫度之間受線性度造成的誤差影響很小，還能進(jìn)一步通過(guò)電阻橋網(wǎng)絡(luò)來(lái)校正非線性。高線性度的溫度傳感器對(duì)于需要高精度溫度測(cè)量的應(yīng)用是至關(guān)重要的。

除了線性度極好，在溫度測(cè)量范圍很寬的應(yīng)用里（－200℃到850℃），RTD都能提供足夠穩(wěn)定的測(cè)量，是相當(dāng)耐用且足夠精準(zhǔn)的一種選擇。如果一個(gè)場(chǎng)景對(duì)溫度測(cè)量有著穩(wěn)定可靠的要求，那RTD無(wú)疑是很好的選擇，比如現(xiàn)在的工業(yè)傳感上，普通的工業(yè)RTD漂移也不會(huì)超過(guò)0.1℃/年，RTD的寬溫度范圍和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)使其在工業(yè)領(lǐng)域增速很快。

目前，RTD的選材主流的有鉑、鎳、銅這幾種，在確定RTD材料類(lèi)型時(shí)，要選擇與儀器傳感器輸入兼容的元件類(lèi)型。0℃時(shí)基極電阻為100歐姆，溫度系數(shù)為0.00385的鉑還是最常見(jiàn)的。

基于RTD的測(cè)溫系統(tǒng)

在RTD的使用中，首先需要注意電流過(guò)大會(huì)引起電阻自熱，影響系統(tǒng)實(shí)際溫度，需要用較小的直流元件。對(duì)于小型薄膜RTD元件，自發(fā)熱系數(shù)的典型范圍為2.5mW/℃，對(duì)于較大的線繞RTD元件，該范圍為65mW/℃。但是，電流值的減小也會(huì)影響傳感器一定的性能，需要取舍一番。

目前市面上基于RTD的測(cè)溫系統(tǒng)，按照引線根數(shù)不同，常見(jiàn)的有兩線、三線和四線配置。兩線是最簡(jiǎn)單的，兩根導(dǎo)線直接連接RTD的兩個(gè)端子就行。在一些簡(jiǎn)單的對(duì)準(zhǔn)確度要求不高的系統(tǒng)里，這是最具性價(jià)比的配置。傳感器引線電阻存在固有的不準(zhǔn)確性也無(wú)法直接補(bǔ)償，兩線配置的引線電阻無(wú)法與RTD電阻隔離，這樣就增加了一個(gè)無(wú)法與RTD測(cè)量隔離的誤差。所以兩線的配置雖然存在誤差，但是簡(jiǎn)單易用成本低。

實(shí)現(xiàn)足夠精密的溫度測(cè)量，還是需要三線或四線配置。三線配置是最常見(jiàn)的配置，也保證了較高的測(cè)量精度。三線配置在兩線的基礎(chǔ)上，增加了一條導(dǎo)線作為電壓補(bǔ)償線。帶補(bǔ)償?shù)幕芈酚糜谠跍y(cè)量時(shí)消除引線電阻的影響，獲得準(zhǔn)確的溫度結(jié)果。目前絕大多數(shù)RTD應(yīng)用里采用的都是這種配置。既不復(fù)雜，又保證了足夠的精度。

而在四線配置中，RTD的兩端均連接了兩根引線。在此配置中，可以用四線電阻測(cè)量法測(cè)量RTD電阻，完全消除引線電阻的影響，這種配置的溫度測(cè)量精確度是最高的。當(dāng)然也是成本最高的RTD配置。這種配置采用率還較低的原因在于一方面成本和系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜大大提高，獲得RTD最高精度需要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)選擇和模擬RTD周?chē)嘿F的精密元件；另一方面實(shí)際場(chǎng)景中許多工業(yè)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的四線測(cè)量。

小結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，RTD是一種能夠在較大溫度范圍內(nèi)進(jìn)行精確測(cè)量的溫度傳感器，既有著較好的普適性又兼顧了精密傳感。雖然RTD的常用配置并不復(fù)雜，但是為了實(shí)現(xiàn)高精度與高穩(wěn)定性的溫度傳感，RTD及其周邊器件的選擇和配置還是需要配置平衡好的。