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Al probar o aplicar termistores NTC, a menudo surgen dos parámetros: la constante de tiempo térmica (τ) y el tiempo de respuesta. Ambos describen la respuesta dinámica de temperatura del sensor y, si bien están estrechamente relacionados, se definen de forma diferente. Para comprender su relación, es necesario analizar tanto las definiciones conceptuales como el modelo matemático.

1. Definiciones clave

1）Constante de tiempo térmica (τLa constante de tiempo térmica cuantifica la inercia térmica del sensor. Se define como el tiempo que tarda el sensor en alcanzar el 63,2 % de la diferencia de temperatura total entre su estado inicial y un nuevo entorno estable al someterse a un cambio repentino de temperatura.

Un τ menor significa que el termistor reacciona más rápido a los cambios de temperatura. Un τ mayor significa mayor inercia térmica y una respuesta más lenta. Factores que influyen τ:Tamaño del sensor (sensores más pequeños → más pequeños) τ)Material de encapsulación (mejor conductividad térmica → menor τ)Medio circundante (los líquidos generalmente producen cantidades más pequeñas) τ que el aire debido a una mayor conductividad térmica)

2）Tiempo de respuesta: El tiempo de respuesta es un parámetro práctico orientado a la aplicación.

Se define como: El tiempo necesario para que la salida del termistor alcance un cierto porcentaje de la temperatura final (por ejemplo, 90%, 95%, 99%).

Diferentes industrias adoptan diferentes estándares: los dispositivos médicos a menudo utilizan un tiempo de respuesta del 90 %. Las aplicaciones industriales pueden requerir el 95 %. Las aplicaciones de alta precisión a veces utilizan el 99 % o más. Por lo tanto, el tiempo de respuesta es relativo y depende del porcentaje de estabilidad elegido.

2. Relación matemática

La respuesta térmica de un Sensor NTC puede aproximarse mediante un modelo exponencial de primer orden:

T(t)=T0 +(T∞−T0)·(1−et/τ)

Dónde:

T(t): temperatura del sensor en el tiempo t

T0:temperatura inicial

T∞: temperatura estable final

τ: constante de tiempo térmica

Puntos clave en el tiempo:

Por lo tanto: 90% de respuesta ≈ 2,3τ；Respuesta del 95% ≈ 3τ；Respuesta del 99% ≈ 5τ.

El tiempo de respuesta es esencialmente un múltiplo de τ, dependiendo del criterio de estabilidad.

3. Resumen de la relación

1) Fundación vs Aplicación: La constante de tiempo térmica (ττ) es el parámetro base; el tiempo de respuesta se deriva de él.

2) Proporcionalidad: Cualquier factor reductor τ (por ejemplo, menor tamaño, mejor conducción térmica) también reduce proporcionalmente el tiempo de respuesta.

3) Fijo vs. Relativo: τ es una propiedad fija del termistor y su entorno; el tiempo de respuesta es relativo y depende de la definición (90%, 95%, 99%, etc.).

4. Ejemplo: Shiheng Electronics MF51E 503F3950

Constante de tiempo térmica τ = 0,8 s

Tiempo de respuesta del 90 % ≈ 2,3 × 0,8 = 1,84 s; Tiempo de respuesta del 95 % = 3 × 0,8 = 2,4 s; Tiempo de respuesta del 99 % = 5 × 0,8 = 4,0 s; Tiempo de respuesta del 99,91 % = 7 × 0,8 = 5,6 s.

Este termistor NTC ultrarrápido logra una medición precisa de la temperatura corporal en aproximadamente 5,6 segundos, lo que lo hace ideal para termómetros médicos.

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