熱電阻(Resistance Temperature Detector, 簡稱 RTD)是一種利用材料的電阻值隨溫度變化的特性來測量溫度的感測器。
熱電阻的基本物理原理是:金屬導體的電阻值會隨著溫度的升高而增加。
這種現象稱為「正溫度係數」(Positive Temperature Coefficient, PTC)。當溫度上升時,金屬內部的原子振動加劇,導致電子流動(電流)受阻,電阻值因而上升。
雖然許多金屬都能做熱電阻,但實際工業應用中,鉑 (Pt) 是最常見的材料,最著名的型號即為 Pt100。
Pt100 的含義:表示在 0°C 時,該感測器的電阻值正好是 100 歐姆。
優點:
高精度:在所有溫度感測器中,RTD 的精度是最高的。
穩定性好:長時間使用不易發生物理老化或數值漂移。
線性度佳:電阻隨溫度變化的曲線非常接近直線,方便計算與轉換。
熱電偶(Thermocouple)是工業界最常用的溫度感測器之一,其核心原理非常直觀,主要建立在 「賽貝克效應」(Seebeck Effect) 之上。簡單來說,熱電偶是利用兩條不同材質的導線,透過溫差產生微弱電壓來測量溫度的。
當兩種不同材質的導線(金屬 A 與金屬 B)兩端分別連接在一起,且這兩個連接點處於不同溫度時,電路中就會產生一個微小的電動勢(電壓)。這個電壓的大小與兩個連接點之間的「溫差」成正比。
產生溫差: 當熱接點受熱,而冷接點處於較低溫度時,金屬內部的電子會因為能量差異開始擴散。
電位差形成: 由於兩種金屬的電子活動特性不同,電子流動的速度與數量也不同,導致兩條導線之間產生了微伏特等級的電壓差。
換算溫度: 測量儀器偵測到這個微小電壓後,根據該熱電偶種類的標準特性曲線(Voltage-to-Temperature Curve),計算出熱接點的實際溫度。