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電阻元件與RTD的特性
電阻元件種類繁多，它們符合不同的標準，能夠在不同的溫度范圍中工作，具有各種規格和精度。然而，它們的工作方式都一樣：每個電阻元件都有預先規定的已知溫度下的電阻值，該電阻值的變化是可以預測的。這樣，通過測量元件的電阻，便可以通過表格、計算或者儀表確定元件的溫度。這些電阻元件是RTD（電阻式溫度檢測器）的核心。通常，裸露電阻元件過于脆弱和靈敏，無法以其原始形態使用，因此必須把電阻元件封裝到RTD內加以保護。
電阻式溫度檢測器是一個通用術語，可表示通過測量材料電阻的變化來感知溫度的任何器件。RTD形式眾多，但通常都以帶護套的形式出現。RTD探頭是由電阻元件、護套、導線以及端子或連接件組成的組件。護套是一種一端封閉的管，它固定住元件，保護元件不受濕氣及待測環境的影響。護套還保護接自脆弱元件測溫線的過渡導線，并增強其穩定性。
一些RTD探頭可與熱電偶套管組合使用，進一步加強了保護。在這類應用中，熱電偶套管不僅增強了RTD的保護，而且還使RTD要測量的任何系統（例如箱體或鍋爐）不會與RTD發生實際接觸。這為更換RTD提供了極da的方便，因為用不著排空容器或系統。
熱電偶是一種久經考驗、行之有效的電子溫度測量方法。它們的工作方式與RTD大相徑庭，但通常具有相同的結構：常常帶有護套并且還可能在熱電偶套管內。
究其本質，熱電偶利用了塞貝克效應，該效應使得由溫度變化導致的熱電電動勢發生變化。許多應用既適合使用RTD，也適合使用熱電偶。熱電偶往往更加結實、不存在自熱誤差，并且它們可以控制各種各樣的儀表。但是，RTD，尤其是鉑RTD則更加可靠、更加精que。
電阻元件的特征
下面是幾個極其重要的細節，必須詳細說明才能正確認識RTD的特征：
1. 電阻元件的材質（鉑、鎳等）
2. 溫度系數
3. 標稱電阻
4. 應用溫度范圍
5. 外形尺寸或規格限制
6. 精度
1. 電阻元件的材質
有幾種金屬經常在電阻元件中使用，金屬的純度會影響電阻元件的特征。由于與溫度之間的線性關系，鉑是迄今為止wei常用的電阻元件金屬。其它常用材料有鎳和銅，但是大多數這些材料的電阻元件正在被鉑電阻元件所取代。使用的其它金屬（很少使用）有Balco（一種鐵鎳合金）、鎢和銥。
2. 溫度系數
元件的溫度系數是材料的物理和電氣特性。該術語描述在水的冰點與沸點溫度范圍內每單位溫度的平均電阻值變化。不同組織采用不同的溫度系數作為其標準。1983年，IEC（電工委員會）采用了DIN（德國標準化學會）的0?C時電阻為100歐姆的鉑為標準，其溫度系數為0.00385歐姆/歐姆/攝氏度。該溫度系數目前是大多數國家中認可的行業標準，但其它單位也在廣泛使用。下面對如何得出溫度系數進行簡要說明：沸點(100?C)時的電阻 = 138.50歐姆。冰點(0?C)時的電阻 = 100.00歐姆。將差值(38.5)除以100度，再除以元件的標稱電阻100歐姆。結果就是平均溫度系數
（α）0.00385歐姆/歐姆/?C。
下面是一些不太常用的材料及溫度系數：
鉑熱電偶 | = | 0.003902 |
鉑熱電偶 | = | 0.003920 |
鉑熱電偶 | = | 0.003923 (SAMA) |
鉑熱電偶 | = | 0.003916 (JIS) |
銅熱電偶 | = | 0.0042 |
鎳熱電偶 | = | 0.00617 (DIN) |
鎳熱電偶 | = | 0.00672 |
Balco TC | = | 0.0052 |
鎢熱電偶 | = | 0.0045 |
請注意，溫度系數是0 ~ 100?C范圍內的平均值。這并不是說在規定溫度范圍內電阻與溫度曲線*呈線性。
3. 標稱電阻
標稱電阻是預先規定的給定溫度下的電阻值。包括IEC-751在內的大多數標準都使用0?C作為參考點。IEC標準是0?C時電阻值為100歐姆，但還可以提供其它標稱電阻，如50、200、400、500、1000和2000歐姆。
4. 應用溫度范圍
根據機械結構與加工方法，RTD可以在-270 ~ 850?C范圍內使用。例如，對于薄膜式、繞線式和玻璃封裝式RTD，溫度范圍規格將不所不同。
5. 外形尺寸或規格限制
元件重要的尺寸是外徑(O.D.)，這是因為元件通常必須裝入護套內。薄膜式元件沒有外徑尺寸。若要計算等效尺寸，我們需要找到端截面的對角線。在元件插入護套的過程中，對角線將是元件上寬的距離。
可允許的基本值偏差
* | ||
溫度?C | 偏差 | |
歐姆 | ?C | |
-200 | ±0.24 | ±0.55 |
-100 | ±0.14 | ±0.35 |
0 | ±0.06 | ±0.15 |
100 | ±0.13 | ±0.35 |
200 | ±0.20 | ±0.55 |
300 | ±0.27 | ±0.75 |
400 | ±0.33 | ±0.95 |
500 | ±0.38 | ±1.15 |
600 | ±0.43 | ±1.35 |
650 | ±0.46 | ±1.45 |
B級 | ||
溫度?C | 偏差 | |
歐姆 | ?C | |
-200 | ±0.56 | ±1.3 |
-100 | ±0.32 | ±0.8 |
0 | ±0.12 | ±0.3 |
100 | ±0.30 | ±0.8 |
200 | ±0.48 | ±1.3 |
300 | ±0.64 | ±1.8 |
400 | ±0.79 | ±2.3 |
500 | ±0.93 | ±2.8 |
600 | ±1.06 | ±3.3 |
650 | ±1.13 | ±3.6 |
700 | ±1.17 | ±3.8 |
800 | ±1.28 | ±4.3 |
例如，在使用尺寸為10 x 2 x 1.5 mm的元件時，可以通過計算(22 + 1.52)的平方根來獲得對角線長度。因此，該元件可以裝入內徑為2.5 mm (0.98")的孔中。一般來講，為了實用起見，請記住，任何寬度為2 mm或更小的元件都可以裝入外徑為1⁄8"、壁厚為0.010"的護套中。寬度為1.5 mm的元件通常可以裝入孔徑為0.084"的護套中。參見圖1。
6. 精度
IEC 751鉑電阻溫度計規格采用了DIN43760的精度要求。本頁表中顯示的是DIN-IEC *與B級元件。
7. 響應時間
50%響應是指溫度計元件要達到其穩態值的50%所需的時間。90%響應以類似方式定義。這些元件的響應時間是在流速為0. 2 m/s的水中以及流速為1 m/s空氣中得到的。還可以計算在已知導熱系數值的任何其它介質中的響應時間。在浸入流速為3英尺/秒水中的直徑為1⁄4"的護套內，達到溫度階躍變化的63%所需的響應時間不到5.0秒。
8. 測量電流和自熱
溫度測量幾乎都使用直流電進行。不可避免地是，測量電流會在RTD中產生熱量。可允許測量電流是通過元件位置、待測量介質以及流動介質的速度確定的。自熱系數"S"給出了元件的測量誤差，單位為?C/毫瓦(mW)。給定測量電流I的值，毫瓦值P可以通過P = I2R計算，其中R是RTD的電阻值。然后，溫度測量誤差ΔT (?C)可以用
ΔT = P x S計算。
電阻元件規格
穩定性：在gao溫度工作10,000小時后低于0.2?C（1年、51天、連續16小時）。
抗振性：頻率范圍為20 ~ 1000 cps。
抗熱沖擊系數：強制通風：整個溫度范圍內。水淬：從200?C降低到20?C。
壓力靈敏度：小于1.5 x 10-4 C/PSI，可逆。
自熱誤差與響應時間：參閱所選類型元件特定的溫度網頁。
感應電流自感量：對于薄膜式元件，可視為忽略不計；對于繞線式元件，通常小于0.02微亨利。
電容：對于繞線式元件：計算結果為不到6PF；對于薄膜式元件：電容太小而無法測量，并且電容受到導線連接的影響。導線與元件之間的連接表示大約300 pF的電容。
導線配置
如前所述，電阻式溫度檢測器(RTD)元件通常帶有護套。顯然，所有適用于電阻元件的標準在這里也適用，但必須考慮整個RTD組件的結構和尺寸，而不是考慮元件尺寸。由于電阻元件與測量儀器之間使用的導線自身帶有電阻，我們還必須提供一種補償方法，對這種誤差予以補償。參見圖2，了解兩線配置。
圖2.兩線配置（類型1）
圓形表示校準范圍以內的電阻元件。三線或四線配置必須從校準范圍內擴展，使得所有未校準的電阻得到補償。
電阻RE是電阻元件的電阻值，該電阻為我們提供精que的溫度測量值。遺憾的是，在進行電阻測量時，儀器顯憾的是，在進行電阻測量時，儀器顯
RTOTAL:
其中，
RT = R1 + R2 + RE
這樣，產生的溫度讀數將高于實際測量的溫度。可以對許多系統進行校準，以便對此進行補償。大多數RTD都包括第三條線，其電阻為R3。這條線將與導線2一起連接到電阻元件的一側，如圖3中所示。
這種配置在傳感器的一端提供一個連接，在其另一端提供兩個連接。與專門接受三線制輸入的儀表連接后，便可以對導線電阻以及導線電阻引起的溫度變化進行補償。這是用的一種配置。
圖3.三線配置（類型2）
如果使用了三條相同類型的線并且它們的長度相等，則R1 = R2 = R3。通過測量通過導線1、2與電阻元件的電阻，可以測得系統總電阻(R1 + R2 +RE)。如果還測量了導線2與3的電阻(R2 + R3)，可以得到僅導線的電阻，并且由于所有導線電阻都相等，從系統總電阻(R1 + R2 + RE)中減去此值(R2 + R3)，我們就可以僅得到RE，因此進行的溫度測量是精que的。還會使用四線配置。（參見圖4。）傳感器的每一端都提供了兩個連接。這種配置用于精度gao的測量。
圖4. 四線配置（類型3）
在四線配置中，儀表將使一個恒定電流(I)通過外側導線1和4。
測量了內側導線2和3之間的壓降。因而，通過公式V = IR，我們可以得到元件自身的電阻，而不受到導線電阻的影響。僅當使用不同導線時，這種配置才比三線配置有優勢，然而這種情況很少見。
還有一種現在很罕見的配置，即在一側帶有導線閉環回路的標準兩線配置（圖5）。其功能與三線配置相同，但使用了額外一條線才實現了此功能。單獨的一對線作為回路提供，以便對導線電阻以及導線電阻引起的溫度變化提供補償。
圖5.帶回路的兩線配置（類型4）
