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1) 什麼是PT100？

一個 PT100 是白金 右存在 時間溫度 d檢測器（RTD），其電阻為 0°C 時為 100 Ω。它的電阻 線性增加 與溫度，提供 高精度，，，， 穩定， 和 低漂移 從 −200 °C 至 +600…850 °C （範圍取決於元素類型）。與熱電偶和熱敏電阻相比，PT100 提供了出色的平衡 精確，，，， 重複性， 和 堅固性 適用於工業和建築應用。

2) 國際標準和曲線

  • 主要標準： IEC 60751 / EN 60751

    • 標稱 R₀ = 100 Ω 0℃時

    • 溫度係數 α = 0.00385 Ω/Ω/°C （歐洲曲線）

  • 傳統/替代方案： α = 0.003916 （舊的美國曲線）。

    • 溫森默認為 IEC 60751 (α = 0.00385) 除非另有說明。

Callendar-Van Dusen 方程 (IEC 60751)：

為了 0…+850 °C：

右(t）=右0(1+一個t+乙t2）R(t) = R_0 left(1 + A t + B t^2 right)

為了 −200…0°C：

右(t）=右0[1+一個t+乙t2+c(t - 100）t3]R(t) = R_0 left[1 + A t + B t^2 + C(t-100)t^3 right]

與常數：

一個=3.9083×10 - 3，，，，乙= - 5.775×10 - 7，，，，c= - 4.183×10 - 12A = 3.9083times10^{-3},quad B = -5.775times10^{-7},quad C = -4.183times10^{-12}

參考點（α = 0.00385）：

  • 0 ℃ → 100.00Ω

  • 100℃→ 約138.51Ω

  • −100℃→ ≈ 60.26 Ω

3) 公差等級（互換性）

每 IEC 60751 （溫度下的典型誤差限度 t 以°C為單位）：

班級 公差（°C） 筆記
AA ±(0.10 + 0.0017|t|) 最高標準精度；射程較短
一個 ±(0.15 + 0.002|t|) 高精度，常見於過程/實驗室
乙 ±(0.30 + 0.005|t|) 經濟高效、堅固耐用
c ±(0.60 + 0.010|t|) 通用/範圍更廣

例子： 在 100℃，A級 ≈ ±(0.15 + 0.2) = ±0.35℃; B 級 ≈ ±0.80 °C。

4) 元件類型和工作範圍

元素 建造 典型範圍 優點 注意事項
線繞式 陶瓷/玻璃芯上的鉑絲 −200…+600/850 °C Best stability & high-temp range 體積稍大，成本較高
薄膜（芯片） 陶瓷基板上濺射 Pt −50…+150/200 °C 結構緊湊、響應速度快、經濟 範圍更窄，漂移稍多

5) 接線方式：2線、3線、4線

方法 描述 精度影響 典型用途
2線 傳感器與兩根引線串聯 引線電阻會增加誤差 短引線、低成本 HVAC
3線 添加第三條線索 補償 等引線電阻 行業標準 用於現場接線 PLC/DCS輸入；中等準確度
4 線（開爾文） 獨立的電流和感應對 最好的 準確性;鉛獨立 實驗室、貿易交接、校準裝置

6) Electrical Excitation & Self-Heating

  • 使用 恆流 激勵（典型值 0.1–1.0毫安）或比例電橋。

  • 自加熱: ΔT ≈ P×（K/W） 在哪裡 P = I²R。

    • 典型自熱係數： 0.05–0.4K/毫瓦 （取決於介質和流量）。

  • 最小化錯誤 通過：低勵磁電流， 脈衝/佔空比 測量，以及與介質良好的熱耦合。

7) Response Time & Mechanics

  • 響應時間（t₀.₉）： 的函數 護套直徑，，，， 流速， 和 安裝。

    • 示例：3毫米尖端在流動水中可達到 t₀.₉ ≈ 3–8 秒;在靜止空氣中的時間明顯更長。

  • 護套材料： 不銹鋼304/316L，，，， inconel，PTFE塗層，適用於腐蝕劑。

  • 探頭直徑： 3毫米/4.5毫米/6毫米/8毫米 常見的。

  • 入口保護： 最多 IP65–IP68 具有適當的灌封和電纜密封套。

8) 典型PT100阻值​​​​表(α = 0.00385)

℃ 哦 ℃ 哦 ℃ 哦
−50 80.31 0 100.00 50 119.40
−25 90.19 25 109.73 75 129.07
−10 95.48 40 115.54 100 138.51

（指示性；使用 CVD 方程進行精確計算或請求 Winsen 查找表。）

9) PT100 vs 熱電偶 vs 熱敏電阻

屬性 PT100（熱電阻） 熱電偶（例如 K 型） NTC熱敏電阻
準確性 高的 （A/B 類） 中等（需要 CJC） 設定點附近高
穩定性/漂移 出色的 良好-中等 中度（老化）
範圍 −200…+600/850 °C 高達 1200–1300 °C 窄（典型值−40…+150 °C）
線性 好的 公平的 非線性（陡峭）
信號電平 0–300 Ω（需要調節） μV 級（需要 amp/CJC） kΩ–Ω（簡單分壓器）
接線 2/3/4線 2線特殊合金 2線
最適合 精準、穩定 耐高溫、堅固耐用 成本、快速本地傳感

10) Transmitters & Interfaces

  • 頭/軌發射器： 將 PT100 轉換為 4–20 mA（2 線迴路），，，， 0–10V， 或者 數位的 （HART/Modbus/IO-Link）。

  • 直接至 PLC： 許多PLC/DCS AI卡都接受 3/4 線 PT100 線性化每 IEC 60751。

  • 溫森選項： 緊湊型探頭集成 4–20毫安 或者 RS-485/Modbus RTU，可配置跨度（例如， −50…+150 °C，，，， 0…+200°C）。

11) 安裝最佳實踐

  • 浸入長度： ≥ 10×探頭直徑 （或 5×，採用尖端敏感設計）以減少閥桿傳導誤差。

  • 熱電偶套管： 用於 壓力/腐蝕性 介質和維護方便；選擇依據 ASME PTC 19.3 適用時的喚醒頻率。

  • 導熱膏： 適用於乾井/塊和表面傳感器以改善耦合。

  • 電纜佈線： 屏蔽雙絞線；避免 VFD/EMI 源；一端粘合屏蔽。

  • 環境密封： 選擇 IP67+ 用於沖洗；灌封/應力消除以防止濕氣進入。

12) Calibration & Verification

  • 現場檢查： 冰浴 0℃（蒸餾水+碎冰；確保無浮水膜）。

  • 實驗室校準： 幹井或液浴 2-3 分 （例如，0 °C、100 °C、中量程），可追溯至 ITS-90。

  • 文件: 記錄 發現時/剩餘時、各點的迴路電流、環境條件和探頭序列。

  • 間隔： 6-24 個月，具體取決於關鍵程度和環境。

13) Common Sources of Error & Mitigation

  • 引線電阻： 使用 3 線或 4 線;匹配 3 線系統中的引線。

  • 自加熱： 更低的勵磁電流；確保尖端周圍的流動。

  • 莖傳導： 增加浸入深度；在熱電偶套管中使用彈簧加載尖端。

  • 濕氣侵入： IP 級組件、灌封過渡件、適當的密封套。

  • EMI/接地環路： 單點接地、屏蔽電纜、隔離變送器。

  • 機械應力： 避免急彎；使用應力消除裝置；根據需要選擇柔性礦物絕緣 (MI) 電纜。

14) 選型指南

  1. 溫度範圍 （例如，−50…+150 °C；−200…+400 °C）。

  2. 公差等級 (A / A / B） 和 元素類型 （線繞與薄膜）。

  3. 接線 （2/3/4 線）和 電纜類型/長度 （PVC、PTFE、矽膠、編織）。

  4. 機械的： 護套 材料 （316L/鉻鎳鐵合金）， 直徑 （3/6/8 毫米）， 長度，，，， 過程連接 （NPT/G/BSP、衛生級三夾鉗、卡口）。

  5. 侵入等級 (IP65–IP68) 和 振動 要求。

  6. 發射機 （沒有任何 / 4–20毫安 / 0–10 V / RS-485 Modbus / IO-Link）， 力量 和 輸出縮放。

  7. 遵守 （RoHS、REACH、CE/UKCA；衛生級 FDA/3-A）。

  8. 文件 （校准證書、材料證書、接線圖、協議）。

15) 工作示例（100°C 檢查）

使用 IEC 60751， R(100℃) 對於 PT100 (α=0.00385)：

右(100）=100×(1+一個走為100+乙走為1002）≈100×(1+0.39083 - 0.005775）≈138.51 哦R(100) = 100 times (1 + Acdot100 + Bcdot100^2) approx 100 times (1 + 0.39083 – 0.005775) approx mathbf{138.51 Omega}

如果您的讀數顯示 138.0歐姆 在真正的 100 °C 浴中， 指示錯誤 是 ≈ −0.51Ω → ≈-0.37°C 接近 100 °C（使用局部斜率 ≈ 0.385 Ω/°C）。

16) 常見問題解答

Q1：我可以用 PT1000 代替 PT100 嗎？
一個： PT1000（0 °C 時為 1000 Ω）可減少 2 線系統中的引線誤差。確保您的儀器支持 PT1000 縮放係數和 CVD 係數。

Q2：我應該使用什麼勵磁電流？
一個： 0.1–1.0毫安 是典型的。較高的電流可改善 SNR，但會增加 自加熱—平衡介質和流量。

Q3：如何為 3 線 PT100 接線？
一個： 元件一側有兩根引線，另一側有一根引線。該儀器測量和 補償 兩條同側引線的平均值（假設電阻相等）。

Q4：我需要熱套管嗎？
一個： 使用熱電偶套管用於 壓力、流量、腐蝕性或頻繁移除。如果條件允許，直接浸入會產生更快的響應。

Q5：我應該多久校準一次？
一個： 6-24 個月 基於關鍵性和環境。高價值流程、審計或監管制度可能需要 年度的 或者 半年一次 檢查。

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