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NTC热敏电阻传感器性能

时间:2019-04-01   来源:vr赛车电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:
为特定应用设计最佳温度探头时,该过程包括一系列选择,以满足应用要求,同时调整关键参数。 选择最佳的温度传感是整个过程的关键部分。 下面讨论应该考虑的关键性能特性。
 
精确度
特定的电阻如何准确地反映特定的温度。
特定温度下的校准可接近±0.01°C(≈0.1%)。
通常额定温度为±1%、±5%、±10%或±25%(点匹配)。
额定温度通常为25°C。
 
准确性可能令人困惑。 在大多数电子设备中,精确度指的是设备在多大程度上反映了现实。 要准确定义传感器的此功能,必须能够证明绝对可追溯性。
热敏电阻的绝对值是ITS-90定义的温度,使用定点电池和传输标准。 人们普遍认为,温度本身的定义精度不超过定点之间的±0.002摄氏度。 因此,如果假设任何温度传感器都能实现比该值更高的精度,这是不合理的。 温度传感器本身校准的精度是限制因素。 因此,在浴槽中使用电子学方法测量的部分 h总系统误差±0.01°C不能认为比±0.01°C更精确。 (计量规则通常允许在系统误差为±0.01°C的情况下,声称的精确度高出四倍。)
因此,商用温度传感器的精度不能超过±0.002°C。 热敏电阻器,在其测量范围内,是一些最精确的传感器可用。
 
互换性
一个特定的热敏电阻器在一段温度范围内跟踪公布的电阻曲线的距离。
仪器制造商将互换性误差包括在整体精度声明中。
TE的标准互换性值为±0.2、±0.1和±0.05°C,温度范围为0至70°C。
互换性很容易理解。 首先,将公布的电阻曲线视为绝对精度。 那么互换性就变成了与这一绝对值的偏差。 有时,互换性也被称为精确性,但这两个术语应该相互区分。
TE热敏电阻的额定温度范围通常为0至70?C,具有最严格的容差。
互换零件的优点是明显的; 一个器件可以与另一个器件互换,而不会降低性能。 在更换可互换的温度探头和元件之前,必须在更换后在电路中校准每个传感器总成。 通过使用可互换部件,完全消除了这一成本。

β耐受性
β是电阻对温度曲线形状的指示器。
β公差表示总体R与T曲线中的偏差量。
必须添加到点匹配热敏电阻的精度中。
可互换零件的β公差包含在总互换性值中。
β容差在文献中通常被视为热敏电阻曲线的定义。 测试版的实际公式为:
β= IN(注册商标1/R报告2)/(1/t1-1/t 2)
 
其中,R1是在温度T1处的部件的电阻,R2是在另一温度T2处的部件的电阻。 在公式中,这些温度必须是开尔文(摄氏度+273.15)。
典型情况下,β值显示在0至50°C的温度范围内或某些其它指定范围内。 温度点的变化会导致结果发生一些变化,因此,在试图匹配器件曲线时,比较同一范围内的β值非常重要。
Beta公差描述零件的实际曲线与由其Beta值定义的标称曲线的紧密程度。 在描述点匹配器件时,最常使用该值。 例如,一个器件可能显示为具有±10%的容差,β容差为5%。 必须将此容差应用于标称β值,并向后计算,以确定非25°C点的实际误差。
可互换热敏电阻器将β容差纳入规范。 上实际上没有beta容限。可互换零件 其精度取决于其与绝对标称曲线的互换性。 四、公差比较
 

公差比较



蓝色线表示±0.1°C器件的可互换容差带。 请注意,0到70摄氏度之间的直线表示最紧密互换性的范围。 在-40、0、70和100°C有向外的台阶。

与此形成对比的是,红色和绿色线条显示了它们在25摄氏度时的最紧密公差,以及在25摄氏度以上和以下时的加宽公差(测试公差的结果)。
 
有两种常见的方法来分类公差。 最广泛使用的是与标称值的百分比偏差。 这几乎只用于点匹配器件。 例如,一个具有±5%容差的10,000欧姆器件在25°C时的最大电阻误差为500欧姆。 使用其中一个热敏电阻在精确的25°C下进行测量,电阻读数可能在9,500欧姆至10,500欧姆之间。 使用曲线的灵敏度(定义为每度的百分比变化),可以计算欧姆变化 e或特定热敏电阻的温度误差。 在本例中,假设使用“B”型混合热敏电阻器(灵敏度为–4.4%/摄氏度,25摄氏度),则可通过以下方法计算欧姆/度:
标称电阻x欧姆变化/度 =10,000? X-0.044/摄氏度=-440 ?/⑶摄氏度 将500欧姆除以-440欧姆,电阻偏差为+5%时,25摄氏度时的误差为-1.136摄氏度。 上图中的绿线表示了这一点。 或者,您可以用百分比进行所有计算:5%除以-4.4%/°C=-1.136°C。
 
对于可互换器件,计算通常以温度换算为欧姆,而不是百分比。 在上图中,灵敏度为–4.4%/°C(440/°C)的±0.1°C可互换器件的电阻误差为±44欧姆,显著优于5%容差器件所示的±500欧姆。
认识到整体温度容差的差异,可以针对特定应用选择最佳传感器。 您可以选择一个严密的容差传感器,以允许在仪器仪表中出现额外的误差。
 
 
稳定性
传感器电阻随时间的变化。
主要受长期高温暴露的影响。
根据传感器制造方法和封装材料的不同而有所不同。
玻璃封装的压制圆盘和玻璃珠是最稳定的。
 
虽然指定正确的容差很重要,但对于每个特定应用,还必须考虑温度传感器的稳定性。 如果器件在工作温度下由于过度换档而迅速偏离公差,则指定紧公差器件没有任何好处。
热敏电阻随着时间的推移电阻向上移动。 这种转变有多大取决于施工方法和密封剂。 典型情况下,所有热敏电阻器在室温及以下都是稳定的。 随着曝光温度的升高,漂移也随之增加。
温度循环在引起温度变化期间的其它机械应力的同时,主要影响高温循环期间的稳定性。 例如,如果应用中的一个器件在每个温度下以相等的时间在25至100°C之间循环,则使用一年后,总漂移将与使用6个月的100°C漂移相似。
压盘元件比铸片热敏电阻更稳定。

压盘漂移特性
操作
温度
环氧涂层 玻璃涂层 玻璃涂层
超稳定
0摄氏度 <0.01摄氏度 <0.01摄氏度 <0.01摄氏度
25摄氏度 <0.01摄氏度 <0.01摄氏度 <0.01摄氏度
70摄氏度 不可用 不可用 <0.01摄氏度
100摄氏度 0.20摄氏度 0.12摄氏度 0.02摄氏度
150摄氏度 1.50摄氏度 0.15摄氏度 0.05摄氏度
200摄氏度 不适用 0.20摄氏度 0.22摄氏度

上图中的数据显示,随时间推移,漂移随温度升高而增加。 请注意,对于涂有TE环氧涂层的压制圆盘,即使在100°C时的漂移为0.2°C,也是业界对涂有环氧涂层的零件的最佳稳定性测量方法之一。
 
漂移-100个月(8年)数据
操作温度 环氧涂层 玻璃涂层 玻璃涂层
超稳定
0摄氏度 <0.01摄氏度 不可用 <0.01摄氏度
25摄氏度 <0.02摄氏度 不可用 <0.01摄氏度
70摄氏度 不可用 不可用 <0.01摄氏度
100摄氏度 0.32摄氏度 不可用 0.03摄氏度
150摄氏度 不推荐 不可用 0.08摄氏度
200摄氏度 不适用 不可用 0.60摄氏度

请注意,在连续使用100个月的数据中,漂移不超过10个月时的10倍。 这反映了漂移率随时间的平缓。
根据应用情况,可以提出一些一般性建议,以确保漂移最小:
表面贴装芯片虽然是业界最稳定的芯片之一,但考虑到随时间推移可能产生漂移和潜在误差,应限制其使用温度低于100°C

水分失效测试



•3500次循环。
•露点以下11分钟。
•环境温度下11分钟。
•没有明显的变化。

此图表显示了TE对于遇到湿气故障的客户应用程序执行的测试结果探测。这是一个带管接头的管状探头。探头安装在用于冷却超级计算机的水管中。甚至
虽然计算机处于相对受控的环境中,但通过管道的冷水降低了内部探头的温度低于露点,并通过环氧树脂回填有效地吸收大气中的水分探针的尖端。随着时间的推移,这种水分通过热敏电阻的环氧树脂涂层并导致故障。
TE制造了两套新探针进行测试。一套由现在包含MEAS 45000系列玻璃涂层的原始探针组成热敏电阻代替环氧涂层部件。第二组使用了类似的探针样式,并添加了气密密封探头的后部。在3500次测试循环后,在含有玻璃涂层的探针中没有看到水分失效热敏电阻。