Как терморезисторы (RTD), так и термопары (TC) широко используются в промышленности для измерения температуры. Выбор между термопарой и резистивным датчиком температуры зависит от конкретных требований к применению, включая диапазон температур, точность, условия окружающей среды и бюджет.
Терморезисторы отличаются высокой точностью, линейной характеристикой, долговременной стабильностью и устойчивостью к электрическим помехам, что делает их идеальными для точного и надежного измерения температуры в контролируемых условиях.
Термопары обладают преимуществами широкого температурного диапазона, долговечности, быстрого времени отклика и экономичности, что делает их подходящими для экстремальных промышленных условий и применения при высоких температурах.
Большинство методов мониторинга температуры основаны на физических свойствах материалов, которые изменяются с температурой. Температуру можно измерить, изучая изменения физических свойств, например, электрического сопротивления или напряжения. Промышленные датчики температуры обычно используют два типа принципов измерения:
1. Резистивный терморезистор (RTD)
Датчики с отрицательным температурным коэффициентом (NTC): эти датчики демонстрируют более высокое сопротивление при низких температурах и более низкое сопротивление при высоких температурах. / Датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC): эти датчики демонстрируют более низкое сопротивление при низких температурах и более высокое сопротивление при высоких температурах.
В промышленных процессах наиболее распространены резистивные датчики температуры. Резистивный терморезистор (РТД) обычно изготавливается из металлов высокой чистоты. Датчик температуры, как правило, представляет собой отрезок проволоки из чистых металлов, таких как платина, никель или медь. Электрическое сопротивление металла датчика увеличивается с повышением температуры. Это изменение сопротивления измеряется и преобразуется в показания температуры. В промышленных процессах в резистивных термометрах обычно используется платиновый датчик, либо Pt100, либо Pt1000. Эти датчики стандартизированы, например, в соответствии с IEC 60751. Датчик температуры Pt100 представляет собой чувствительный к температуре платиновый резистор с сопротивлением 100 Ом при 0 °C (32 °F) и температурным коэффициентом α = 0,003851 °C⁻¹.
2. Термопары (ТП)
Термопары — это сравнительно простые и надежные датчики температуры, использующие эффект Зеебека для измерения температуры. Если два электрических проводника, изготовленных из разных материалов, соединены в одной точке, то между двумя разомкнутыми концами проводников можно измерить слабое электрическое напряжение, если проводники подвергаются температурному градиенту. Это напряжение называется термоэлектрическим напряжением или электродвижущей силой (ЭДС). Его величина зависит от типа проводящих материалов и разницы температур между «точкой измерения» (местом соединения двух проводников) и «холодным спаем» (разомкнутыми концами проводников). Соответственно, термопары в основном измеряют только разницу температур. Абсолютную температуру в точке измерения можно определить по этим параметрам, если известна соответствующая температура в холодном спае или если она измеряется отдельно и компенсируется. Комбинации материалов и соответствующие термоэлектрические характеристики напряжения/температуры наиболее распространенных типов термопар стандартизированы в стандартах IEC 60584 и ASTM E230/ANSI MC96.1.