★ 目錄 ★
01.鉑熱電阻感溫元件規(guī)范
規(guī)范IEC 60751 與規(guī)范 DIN EN 60751有何區(qū)別？
規(guī)范IEC 60751 與規(guī)范 ASTM E1137有何區(qū)別？
某客戶需要一款帶有鉑熱電阻元件的溫度傳感器，且必須滿足規(guī)范DIN 43760A。這個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于鉑熱電阻元件是有效適用的嗎？
某客戶咨詢是否能夠生產(chǎn)一款“符合JIS 包絡(luò)線的PT100鉑熱電阻感溫元件”的溫度檢測(cè)探測(cè)針。這個(gè)曲線是什么意思？賀利氏是否可以提供滿足此曲線的感溫元件？
我看見(jiàn)一些提及F0.3公差的參考文件，它的實(shí)際含義是什么？
02.薄膜式vs. 繞線式鉑熱電阻感溫元件
薄膜式或者繞線式鉑熱感溫元件—兩者之間該如何選擇?
03.選擇一款薄膜式鉑熱電阻感溫元件
對(duì)于每一款薄膜式元件，什么特征是關(guān)鍵的因素？為什么我一定要選擇其中的一個(gè)而不是另一個(gè)呢？
我發(fā)現(xiàn)一些薄膜式鉑熱感溫元件有著不同的尺寸，我應(yīng)該如何進(jìn)行比較選擇？
04.溫度系數(shù)
對(duì)于鉑熱電阻感溫元件，溫度系數(shù)是如何定義的？
對(duì)于鉑熱電阻感溫元件，什么樣的溫度系數(shù)是合適的？
05.電阻值vs. 溫度特性
對(duì)于鉑熱電阻感溫元件，電阻值 vs. 溫度特征是如何定義的？
06.熱電阻感溫元件物理特性
什么是自熱常量？
賀利氏先進(jìn)傳感器的鉑熱電阻感溫元件規(guī)格書(shū)，有關(guān)響應(yīng)時(shí)間部分，所有的零件基本沿用相同的規(guī)定。其中有提及參數(shù)“T0.5”和“T0.9”，這些參數(shù)代表著怎樣的含義？
07.裝配注意事項(xiàng)
當(dāng)處理鉑熱電阻感溫元件或者對(duì)這些元件進(jìn)行裝配時(shí)，是否有一些防范措施？需要注意哪些事項(xiàng)？
08.感溫元件外觀
我發(fā)現(xiàn)感溫元件的表面有一些“藍(lán)釉”，這些籃釉的形狀大小有時(shí)會(huì)有些許不同，有時(shí)候還會(huì)有部分藍(lán)釉不能覆蓋到完整的元件表面。為什么會(huì)有這種差異？這會(huì)對(duì)元件造成影響嗎？
實(shí)際上賀利氏把這類(lèi)“藍(lán)釉”稱作“固定滴劑”。它的作用是為焊接區(qū)域（引線粘合到芯片板處）提供一個(gè)額外的保護(hù)和應(yīng)力釋放。
固定滴劑本身和它的高度是受賀利氏生產(chǎn)流程管控的。由于材料一致性和應(yīng)用環(huán)境上的差異，有時(shí)不同批次之間的固定滴劑可能存在略微差異。賀利氏先進(jìn)傳感器規(guī)定和檢測(cè)芯片的整體尺寸。
芯片的功能層被一種特殊的剝離覆蓋著。這保證了芯片本身的安全性和功能性。固定滴劑輕微的或多或少并不會(huì)影響到芯片的電性（電阻，精度公差，信號(hào)穩(wěn)定性）。
01.鉑熱電阻感溫元件規(guī)范
規(guī)范IEC 60751 與規(guī)范 DIN EN 60751有何區(qū)別？
規(guī)范IEC 60751 和 規(guī)范DIN EN 60751大體上是相同的. DIN規(guī)范 基于IEC ，只是添加了封面和扉頁(yè)。
規(guī)范IEC 60751 與規(guī)范 ASTM E1137有何區(qū)別？
兩個(gè)規(guī)范都適用于標(biāo)準(zhǔn)3850ppm溫度系數(shù)曲線的鉑熱電阻，且都基于ITS-90 電阻-溫度對(duì)照表。一個(gè)主要的區(qū)別是兩者對(duì)于公差級(jí)別的定義有所不同，如下
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IEC 60751 (2008) |
ASTM E1137 |
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公差級(jí)別 |
公差定義 |
公差級(jí)別 |
公差定義 |
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Class F0.3(Class B) |
±(0.3 + 0.005 |t|) |
Grade B |
±(0.25 + 0.0042 |t|) |
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Class F0.15(Class A) |
±(0.15 + 0.002 |t|) |
Grade A |
±(0.13 + 0.0017 |t|) |
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|t| 指的是溫度的絕對(duì)值，單位為℃ |
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“F”指的是薄膜式熱電阻（film）。如果定義一個(gè)繞線式熱電阻芯片，則使用“W”代替。
某客戶需要一款帶有鉑熱電阻元件的溫度傳感器，且必須滿足規(guī)范DIN 43760A。這個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于鉑熱電阻元件是有效適用的嗎？
不適用。 DIN 43760 Sept 68 適用于100 ohm 的鎳和鉑熱電阻感溫芯片。下一個(gè)版本43760 Sept 87則僅適用于鎳元件，不再適用于鉑元件。DIN EN 60751是DIN標(biāo)準(zhǔn)系列中適用于鉑熱電阻感溫元件的標(biāo)準(zhǔn)。
某客戶咨詢是否能夠生產(chǎn)一款“符合JIS曲線的PT100鉑熱電阻感溫元件”的溫度檢測(cè)探測(cè)針。這個(gè)曲線是什么意思？賀利氏是否可以提供滿足此曲線的感溫元件？
據(jù)推測(cè)，客戶可能需要一款溫度系數(shù)為3916 ppm的PT100 感溫元件，這款元件在JIS C1604-1987（包括其先前版本）中有明確闡釋。賀利氏提供溫度系數(shù)3916 ppm 的陶瓷繞線式元件，電阻值上限可達(dá)PT500。
較新的JIS C1604-1997版本則規(guī)定了溫度系數(shù)為3850ppm，與DIN/IEC 標(biāo)準(zhǔn)相匹配。在客戶下訂單之前，請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)其溫度系數(shù)要求。
我看見(jiàn)一些提及F0.3公差的參考文件，它的實(shí)際含義是什么？
“F0.3”公差與B級(jí)別是等價(jià)的（其中“F”代表薄膜式，“W”代表繞線式，“0.3”表示在0攝氏度時(shí)±0.3的溫度誤差）。
鉑熱感溫元件公差稱謂的定義在規(guī)范IEC 60751 2008-07（也在規(guī)范DIN EN 60751 2009-05）中被重新修訂。以下表格展示了舊/新公差名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
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舊版公差名稱 |
新版公差名稱 |
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Class ?B |
*0.1 |
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Class A |
*0.15 |
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Class B |
*0.3 |
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Class 2B |
*0.6 |
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“F”代表薄膜式，“W”代表繞線式 |
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02.薄膜式vs.繞線式鉑熱感溫元件
薄膜式或者繞線式鉑熱感溫元件—兩者之間該如何選擇?
特定的應(yīng)用環(huán)境決定元件類(lèi)型的選擇，但是在大多情況下默認(rèn)會(huì)選用薄膜式鉑熱感溫元件。由于薄膜式比繞線式更具有抗震動(dòng)以及低造價(jià)的優(yōu)勢(shì)，故可以滿足大部分的測(cè)試環(huán)境。以下的表格展示了這兩個(gè)類(lèi)型各自的優(yōu)勢(shì)。
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薄膜式元件優(yōu)勢(shì) |
繞線式元件優(yōu)勢(shì) |
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低造價(jià) |
較薄膜式允許更高的供電電流 |
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快速的響應(yīng)時(shí)間 |
更低的自熱常量 |
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低熱堆積 |
更高的溫度操作范圍 |
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高震動(dòng)抗性 |
更寬的緊縮公差溫度范圍 |
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高熱沖擊抗性 |
可定制的R0值 |
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更小的封裝 |
更大直徑的引線 |
03.選擇一款薄膜式鉑熱感溫元件
對(duì)于每一款薄膜式元件，什么特征是關(guān)鍵的因素？為什么我一定要選擇其中的一個(gè)而不是另一個(gè)呢？
賀利氏先進(jìn)傳感器提供的薄膜式鉑熱感溫元件，在分類(lèi)上主要是操作溫度的范圍不同。下表總結(jié)了不同的種類(lèi)?？蛻羲_認(rèn)的使用溫度極大/小值必須落在該類(lèi)型的溫度范圍之內(nèi)。不推薦使用超出允許范圍的元件，因?yàn)樵谶@種情況下將會(huì)造成不可預(yù)期的后果。詳情請(qǐng)參照參數(shù)表中各類(lèi)型的具體屬性。
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類(lèi)別 |
操作溫度 |
引線材料 |
推薦連接方式 |
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C |
-196 to +150°C |
銀鈀合金 |
軟釬焊 |
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L/LN |
-50 to +400°C |
銀鈀合金 鎳鍍銀 |
軟釬焊 |
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M |
-70 to +500°C |
鎳/鉑 |
硬釬焊，電弧焊，壓接 |
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HM |
-70 to +600°C |
鉑鈀合金 |
硬釬焊，電弧焊 |
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HL |
-70 to +750°C |
鉑/鎳鉻合金 |
硬釬焊，電弧焊 |
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HD |
-70 to +850°C |
鉑 |
硬釬焊，電弧焊 |
我發(fā)現(xiàn)一些薄膜式鉑熱感溫元件有不同的尺寸，我應(yīng)該如何進(jìn)行比較選擇？
對(duì)于一些新的應(yīng)用環(huán)境，我們通常推薦M222類(lèi)型 (2.3mm 長(zhǎng) x 2.1mm 寬)。M222有一個(gè)相對(duì)較低的價(jià)格，并且滿足各式各樣的探針型號(hào)。對(duì)于現(xiàn)有的應(yīng)用環(huán)境，比如更大尺寸的需要，M1020 (9.5mm 長(zhǎng) x 1.9mm 寬) 也可提供給客戶用以匹配現(xiàn)有尺寸。下表總結(jié)了一些與尺寸相關(guān)的參數(shù)性能。
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尺寸較小的元件 |
尺寸較大的元件 |
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較快的響應(yīng)時(shí)間 |
較高的供電電流可能性 |
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較大的自熱常量 |
更小的自熱常量 |
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低功率下產(chǎn)生自熱 |
自熱需要較高的功率 |
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滿足小型號(hào)傳感器外殼 |
對(duì)于表面封裝有更大的接觸面積 |
04.溫度系數(shù)
對(duì)于鉑熱電阻感溫元件，溫度系數(shù)是如何定義的？
溫度系數(shù)也被稱作“α值”，是指0℃到100℃之間的電阻平均值。計(jì)算公式如下
這里 R100是指100 °C時(shí)的電阻值，R0則是指在0 °C時(shí)的電阻值
對(duì)于鉑熱電阻感溫元件，什么樣的溫度系數(shù)是合適的？
賀利氏先進(jìn)傳感器為客戶提供以下溫度系數(shù)的鉑熱電阻感溫元件：
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薄膜式 |
繞線式 (僅對(duì) HST-USA銷(xiāo)售) |
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3850ppm |
3850ppm |
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3750ppm (僅Pt1000) |
3916ppm |
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3770ppm (僅指部分用于汽車(chē)行業(yè)的Pt200) |
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05.電阻值vs. 溫度特性
對(duì)于鉑熱電阻感溫元件，電阻值 vs. 溫度特征是如何定義的？
Callendar–Van Dusen方程描述了鉑熱感溫元件電阻-溫度之間的關(guān)系。
當(dāng)溫度在0攝氏度以上時(shí)，計(jì)算公式為R(t) = R0*(1+A*t+B*t2)；而當(dāng)溫度在零度以下時(shí)， 計(jì)算公式為 R(t) = R0*(1+A*t+B*t2+C*(t-100°C)*t3)。這里 A, B, C 是特定的RTD曲線參數(shù)。
對(duì)于規(guī)范IEC 60751 溫度系數(shù) 3850ppm 曲線:
A = 3.9083*10-3 °C-1
B = -5.775*10-7 °C-2
C = -4.183*10-12 °C-4
06.熱電阻感溫元件物理特性
什么是自熱常數(shù)
自熱常數(shù)定義了每mW功率下以開(kāi)爾文為單位的溫度的上升。每一個(gè)RTD的溫度常數(shù)都是在標(biāo)準(zhǔn)的0℃冰水環(huán)境下測(cè)得的。由于這個(gè)常數(shù)并不是在一個(gè)典型應(yīng)用環(huán)境下測(cè)得，自熱常數(shù)經(jīng)常用于與另一個(gè)元件的自熱特性比較。此外，實(shí)際工況會(huì)很大程度的影響自熱常數(shù)。舉個(gè)例子， 將芯片灌封在有良好導(dǎo)熱性的材料中，會(huì)增加表面積和熱質(zhì)量，可以有效地減少自熱常數(shù)；但如果將其放置在一個(gè)完全或部分真空的環(huán)境中，另一種情況就會(huì)發(fā)生：由于接觸媒介熱導(dǎo)熱性的降低，自熱常數(shù)會(huì)增加。在測(cè)試應(yīng)用中，如果自熱效應(yīng)影響過(guò)大，會(huì)造成明顯的測(cè)量誤差。自熱對(duì)接觸媒介導(dǎo)熱率的依賴性也可以用來(lái)測(cè)量液位，流量，熱導(dǎo)率，流體密度等。
賀利氏先進(jìn)傳感器的鉑熱電阻感溫元件規(guī)格書(shū)，有關(guān)響應(yīng)時(shí)間部分，所有的零件基本沿用相同的規(guī)定。其中有提及參數(shù)“T0.5”和“T0.9”，這些參數(shù)代表著怎樣的含義？
“T0.5” 指的是溫度階躍變化到50%所需要的時(shí)間。類(lèi)似地，“T0.9”指的是溫度階躍變化到90%所需要的時(shí)間。這里以M222薄膜式芯片規(guī)格書(shū)作為參考：
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響應(yīng)時(shí)間 |
水流 (v=0.4m/s): |
t0.5 = 0.05s |
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_ |
_ |
t0.9= 0.15s |
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_ |
氣流 (v=2m/s): |
t0.5= 3.0s |
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_ |
_ |
t0.9= 10.0s |
數(shù)據(jù)規(guī)格書(shū)描述了該型號(hào)在水中達(dá)到t0.5狀態(tài)的時(shí)間為0.05s。這意味著如果將芯片置于溫度由50℃階躍變化到100℃的水中，0.05s后芯片體的溫度將會(huì)達(dá)到75℃（即50℃到100℃階躍變化的50%），隨后在完整的0.1s后（從計(jì)時(shí)開(kāi)始算起）芯片體的溫度將會(huì)達(dá)到87.5℃（75℃到100℃階躍變化的50%）。
下表提供了有關(guān)此概念的圖表解釋：
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T0.5=0.05s的RTD芯片時(shí)間響應(yīng) 溫度階躍：由50℃到100℃ |
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實(shí)際流逝時(shí)間/秒 |
時(shí)間常數(shù) |
芯片體溫度/℃ |
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0.00 |
0 |
50.00 |
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0.02 |
1 |
75.00 |
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0.10 |
2 |
87.50 |
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0.15 |
3 |
93.75 |
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0.20 |
4 |
96.88 |
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0.25 |
5 |
98.44 |
|
0.30 |
6 |
99.22 |
|
0.35 |
7 |
99.61 |
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0.40 |
8 |
99.80 |
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0.45 |
9 |
99.90 |
|
0.50 |
10 |
99.95 |
|
0.55 |
11 |
99.98 |
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0.60 |
12 |
99.99 |
07.裝配注意事項(xiàng)
當(dāng)處理鉑熱電阻感溫元件或者對(duì)這些元件進(jìn)行裝配時(shí)，是否有一些防范措施？需要注意哪些事項(xiàng)？
賀利氏先進(jìn)鉑熱感溫傳感器的操作&安裝
操作
芯片必須小心拿取以避免損傷。建議使用塑料制品或塑料涂層制品的鑷子進(jìn)行抓取。不允許使用夾鉗。元件應(yīng)該避免任何形式的夾緊力。
為了避免引腳受應(yīng)力，不應(yīng)在靠近芯片感溫區(qū)域附件彎折引腳。避免高頻率的彎曲次數(shù)或者引腳的重新定位。
焊接技術(shù)
較合適的連接方式是電弧焊，釬焊，或軟釬焊，這取決于引線本身和芯片溫度等級(jí)。推薦的焊接技術(shù)在每一個(gè)薄膜式元件規(guī)格書(shū)上都有詳細(xì)的說(shuō)明。通常情況下，對(duì)于鎳引線或者鍍鉑鎳引線推薦電弧焊（welding），銀合金/鍍銀鎳/鍍金線推薦軟焊（soldering）。
對(duì)于帶有金合金的元件，比如說(shuō)C416型號(hào)，只能使用特制的對(duì)于金合金的焊料合金。其他合金不被特別推薦用以金制引線的原因是，這有可能造成不可逆的引線損傷。
連接方式細(xì)節(jié)：
激光焊：推薦激光搭接或者對(duì)接焊縫技術(shù)。
超聲波焊：在焊接之前，將引線彎曲來(lái)遠(yuǎn)離芯片感應(yīng)區(qū)域，防止對(duì)內(nèi)部的損傷。
點(diǎn)焊/電阻焊：廣泛使用的可靠的焊接技術(shù)。
壓接：建議使用高質(zhì)量的氣密壓接，以避免高接觸電阻。
軟釬焊：確保釬焊合金與引線材質(zhì)兼容，并且熔點(diǎn)高于使用溫度。除非使用免清洗助焊劑，否則必須從元件和導(dǎo)線上清除掉所有的助焊劑。
釬焊：在釬焊操作期間，元件本體不能超過(guò)其額定的溫度。如有必要，在釬焊期間為避免過(guò)熱可對(duì)元件引線進(jìn)行散熱處理。釬焊時(shí)間應(yīng)少于三秒。
引線長(zhǎng)度
芯片必須小心拿取以避免損傷。建議使用塑料制品或塑料涂層制品的鑷子進(jìn)行抓取。不允許使用夾鉗。元件應(yīng)該避免任何形式的夾緊力。
為了避免引腳受應(yīng)力，不應(yīng)在靠近芯片感溫區(qū)域附件彎折引腳。避免高頻率的彎曲次數(shù)或者引腳的重新定位。
裝配注意事項(xiàng)
灌封材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與傳感器襯底材料氧化鋁陶瓷的膨脹系數(shù)相匹配，以避免由于熱膨脹不匹配而引起的測(cè)量誤差或零件故障。
應(yīng)避免使用硬質(zhì)環(huán)氧樹(shù)脂，尤其是當(dāng)工作溫度超過(guò)灌封材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)。
終端客戶已報(bào)告成功使用了導(dǎo)熱非剛性有機(jī)硅灌封材料
封裝材料必須是化學(xué)中性的。 尤其應(yīng)避免使用含氟化合物的陶瓷灌封材料。
如果將元件灌封在外殼中，則外殼應(yīng)沒(méi)有污染物，例如助焊劑，有機(jī)物等，以避免在高溫下?lián)p壞元件。
有關(guān)特定元件類(lèi)型的特定要求，請(qǐng)參考對(duì)應(yīng)的規(guī)格書(shū)。
貯存
鉑傳感元件應(yīng)存放在無(wú)腐蝕的環(huán)境中。 元件應(yīng)妥善保管，以防受到?jīng)_擊，彎曲或擠壓等。在高濕度環(huán)境中，可能需要在安裝傳感器之前先進(jìn)行干燥。 為避免腐蝕，含銀/鈀絲或鍍銀鎳絲的元件應(yīng)存放在氮?dú)猸h(huán)境中。
有關(guān)特殊處理或存儲(chǔ)要求，請(qǐng)參閱對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的規(guī)格書(shū)。