Nếu muốn thực hiện phép đo nhiệt độ đáng tin cậy, bước đầu tiên là chọn thiết bị đo nhiệt độ chính xác, tức là cảm biến nhiệt độ. Cặp nhiệt điện, điện trở nhiệt, điện trở bạch kim (RTD) và IC nhiệt độ là những cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất trong thử nghiệm.
Sau đây là phần giới thiệu về các đặc tính của dụng cụ đo nhiệt độ cặp nhiệt điện và điện trở nhiệt.
1. Cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện là cảm biến nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất trong đo nhiệt độ. Ưu điểm chính của nó là phạm vi nhiệt độ rộng và khả năng thích ứng với các môi trường khí quyển khác nhau, cũng như chắc chắn, giá cả phải chăng, không cần nguồn điện và cũng rẻ nhất. Một cặp nhiệt điện bao gồm hai dây kim loại khác nhau (kim loại A và kim loại B) được nối ở một đầu. Khi một đầu của cặp nhiệt điện được làm nóng, sẽ có sự chênh lệch điện thế trong mạch cặp nhiệt điện. Nhiệt độ có thể được tính bằng cách sử dụng hiệu điện thế đo được.
Tuy nhiên, có mối quan hệ phi tuyến tính giữa điện áp và nhiệt độ và nhiệt độ yêu cầu phép đo thứ hai cho nhiệt độ tham chiếu (Tref) do mối quan hệ phi tuyến tính giữa điện áp và nhiệt độ. Phần mềm hoặc phần cứng của thiết bị kiểm tra được sử dụng để xử lý sự biến đổi nhiệt độ điện áp bên trong thiết bị để cuối cùng thu được nhiệt độ cặp nhiệt điện (Tx). Cả bộ thu thập dữ liệu Agilent 34970A và 34980A đều có khả năng đo lường và tính toán tích hợp.
Nói tóm lại, cặp nhiệt điện là cảm biến nhiệt độ đơn giản và linh hoạt nhất, nhưng chúng không phù hợp cho các ứng dụng và phép đo có độ chính xác cao.
2. Nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở được làm bằng vật liệu bán dẫn, chủ yếu có hệ số nhiệt độ âm, nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Sự thay đổi nhiệt độ có thể gây ra những thay đổi đáng kể về điện trở, khiến nó trở thành cảm biến nhiệt độ nhạy nhất. Tuy nhiên, độ tuyến tính của nhiệt điện trở cực kỳ kém và liên quan chặt chẽ đến quá trình sản xuất. Nhà sản xuất không thể cung cấp đường cong nhiệt điện trở tiêu chuẩn.
Điện trở nhiệt có thể tích rất nhỏ và phản ứng nhanh với sự thay đổi nhiệt độ. Nhưng điện trở nhiệt yêu cầu sử dụng nguồn dòng điện và kích thước nhỏ của chúng khiến chúng cực kỳ nhạy cảm với các lỗi tự làm nóng.
Thermistor đo nhiệt độ tuyệt đối trên hai đường dây với độ chính xác tốt, nhưng chúng đắt hơn cặp nhiệt điện và có thể đo nhiệt độ trong phạm vi nhỏ hơn. Một điện trở nhiệt thường được sử dụng có điện trở 5k Ω ở 25 độ và cứ mỗi 1 độ thay đổi nhiệt độ sẽ gây ra sự thay đổi điện trở 200 Ω. Lưu ý rằng điện trở dây dẫn 10 Ω chỉ gây ra sai số 0,05 độ không đáng kể. Nó rất phù hợp cho các ứng dụng điều khiển hiện tại yêu cầu đo nhiệt độ nhanh và nhạy. Kích thước nhỏ là thuận lợi cho các ứng dụng có yêu cầu về không gian, nhưng phải chú ý đến việc ngăn ngừa lỗi tự làm nóng.
Nhiệt điện trở cũng có kỹ thuật đo lường riêng. Ưu điểm của nhiệt điện trở là kích thước nhỏ vì chúng có thể nhanh chóng ổn định mà không gây ra tải nhiệt. Tuy nhiên, nó cũng rất yếu vì dòng điện cao có thể khiến nó tự nóng lên. Do nhiệt điện trở là thiết bị điện trở nên bất kỳ nguồn điện nào cũng sẽ tạo ra nhiệt trên chúng do nguồn điện. Công suất bằng tích của bình phương dòng điện và điện trở. Vì vậy nên sử dụng nguồn điện nhỏ. Nếu nhiệt điện trở tiếp xúc với nhiệt độ cao sẽ gây hư hỏng vĩnh viễn.
