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??一體化智能熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。 工業(yè)用一體化溫度傳感器是由熱電偶、熱電阻?雙金屬溫度計(jì)等電子單元組成熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用多的是鉑和銅,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。 熱電阻的測溫范圍可達(dá)-200℃~850℃端面熱電阻?端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度,適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
一體化智能熱電阻是電阻值隨溫度變化的溫度檢測元件。如計(jì)量檢定規(guī)程JJG229-2010中,明確給出A級線繞式鉑電阻的有效溫度范圍僅有-100℃~450℃它是利用物體(常見的是特定的金屬或半導(dǎo)體材料)的導(dǎo)電率隨溫度變化而變化的原理制成。它的阻值跟溫度的變化成正比,隨著溫度上升而成勻速增長。溫度電流變送器是把溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺B接到二次儀表上,從而顯示出對應(yīng)的溫度。比如,圖中該溫度傳感器的型號為PT100,那么溫度電流變送器的作用就是把電阻信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺斎雰x表,顯示溫度。
2、熱電阻測量依據(jù)
??使用熱電阻測溫的過程實(shí)際上是一個(gè)測量置于測量點(diǎn)上的熱電阻的阻值的過程。鉑電阻測量精度高,穩(wěn)定性好,可用于中性及氧化性介質(zhì)中,溫度?-?電阻關(guān)系呈非線性 ;銅電阻適用于無腐蝕介質(zhì)中,測溫范圍通常為-50℃~150℃,超過150℃則易被氧化,其電阻與溫度呈線性關(guān)系
2、采用三線制接線的原因
??電阻是基本電參數(shù)之一,其阻值 R 可按伏安特性定義,即 R=U/I,其中U 為電阻兩端的電壓,I 為流過電阻的電流或者按功率 P 來定義,即 R=P/(I^2)。 熱電阻的測溫精度:測溫精度又稱允許偏差或“允差”,指具體某支熱電阻的電阻溫度特性與該類熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)分度表的符合程度。
??可見測量熱電阻必須在熱電阻兩端連接導(dǎo)線,而導(dǎo)線的阻值以及阻值隨溫度變化的特性以及引入的其它干擾,必然會(huì)影響測量結(jié)果。利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化而變化的原理,通過測量導(dǎo)體的電阻值來間接獲得溫度值的溫度計(jì)稱為熱電阻溫度計(jì)而要消除這種影響,就必須知道引線的狀況,在對熱電阻進(jìn)行測量的同時(shí),從引線的兩端對引線進(jìn)行監(jiān)測。
工業(yè)熱電阻溫度計(jì)形式種類繁多,以滿足各類生產(chǎn)場所及實(shí)驗(yàn)室的使用需求在兩根引線參數(shù)一致的前提下,要知道其中一根的狀況,至少需要增加一根導(dǎo)線,用來將測量引線中的一根的現(xiàn)場端連接到儀表端。這就是熱電阻的三線制連接的由來。利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化而變化的原理,通過測量導(dǎo)體的電阻值來間接獲得溫度值的溫度計(jì)稱為熱電阻溫度計(jì)
3、熱電阻與顯示儀表的接線法
??在生產(chǎn)中,熱電阻溫度儀表大多是采用不平衡電橋來進(jìn)行測量的。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)(零點(diǎn))和測量溫度的基本單位。目前上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和實(shí)用溫標(biāo)。其測量電路原理如1所示,由于把熱電阻接入電橋的銅導(dǎo)線的電阻值會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生變化,如果只把連接導(dǎo)線接在一個(gè)橋臂上,當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),連接導(dǎo)線電阻的變化值將與熱電阻RT的電阻變化值相疊加,而產(chǎn)生附加誤差。Pt100鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時(shí)自身電阻值也隨之改變的特性來測量溫度的,顯示儀表將會(huì)指示出鉑電阻的電阻值所對應(yīng)的溫度值。當(dāng)被測介質(zhì)中存在溫度梯度時(shí),所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。所以在工業(yè)上普遍采用三線制的接線方法,把導(dǎo)線2與3分別接至電橋的兩個(gè)橋臂上,當(dāng)電線的電阻變化時(shí)。可以互相抵消一部分,以減少對儀表示值的影響。端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面,它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度,適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。但誤差減小是有限度的,對于不平衡電橋,只有在儀表刻度的始點(diǎn)才能得到全補(bǔ)償,而在滿刻度時(shí)上述的附加誤差是的。產(chǎn)品采用進(jìn)口集成電路,將熱電阻或熱電偶的信號放大,并轉(zhuǎn)換成4-20mA的輸出電流,或0~5V的輸出電壓
??對于不平衡電橋還要考慮電源引線的附加溫度誤差,當(dāng)有電流流過熱電阻連接電源的導(dǎo)線1時(shí),會(huì)有一定的電壓降,當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),電橋的上、下支路電壓也會(huì)隨之發(fā)生變化,從而給儀表帶來一定的附加溫度誤差。端面熱電阻?端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度,適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
4、什么是真正的熱電阻三線制接線法
三線制接線法,必須要和相應(yīng)線制的熱電阻元件配合使用才能做到真正意義上的三線制接線。一體化溫度變送器是在裝配式溫度傳感器的防水或隔爆接線盒內(nèi)裝入放大變送模塊,與傳感器連接形成一體化,輸出標(biāo)準(zhǔn)4~20mA?(兩線制)但在現(xiàn)實(shí)中,很多工廠使用的熱電阻,其保護(hù)管內(nèi)的熱電阻元件大多只有兩根引線,即熱電阻元件是兩線制的,從保護(hù)管接線盒至顯示儀表雖然用了三根連接導(dǎo)線,但這只能算是兩線制的熱電阻接線方法,或只能叫三導(dǎo)線的熱電阻兩線制接線方法。如用鉑絲做成的熱電阻,其分度號稱Pt100。就是說它的阻值在0度時(shí)為100歐姆,負(fù)200度時(shí)為18.52歐姆,200度時(shí)為175.86歐姆,800度時(shí)為375.70歐姆。比如用銅絲作的熱電阻,分度號Cu50。它在0度時(shí),阻值是50歐姆,100度時(shí)是71.400歐姆。
5、熱電阻選型圖表
工業(yè)用一體化溫度傳感器是由熱電偶、熱電阻?雙金屬溫度計(jì)等電子單元組成
6、熱電阻的常見故障及處理方法
a、故障現(xiàn)象:熱電阻值與溫度關(guān)系有變化;
可能原因:熱電阻絲材料腐蝕變質(zhì);
處理方法:更換熱電阻。
b、故障現(xiàn)象:顯示熱電阻的指示值比實(shí)際值低或示值不穩(wěn);
可能原因:保護(hù)管內(nèi)有金屬屑、灰塵、接線柱間臟污及熱電阻短路;在選型中,需根據(jù)使用條件,綜合考慮所需的溫度范圍及精度/溫度允差要求,選擇合適的產(chǎn)品,不必為了追求測量范圍廣、精度高而增加工業(yè)生產(chǎn)成本
處理方法:除去金屬屑,清掃灰塵、水滴等,找到短路點(diǎn)加強(qiáng)絕緣。
c、故障現(xiàn)象:顯示儀表指示負(fù)值;在進(jìn)行熱電阻的選型時(shí),先的是要確定測溫范圍和測溫精度要求
可能原因:顯示儀表與熱電阻接線有錯(cuò)或熱電阻有短路現(xiàn)象;
處理方法:改正接線,或找出短路處,加強(qiáng)絕緣。隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內(nèi)具有危險(xiǎn)場所的溫度測量。
d、故障現(xiàn)象:熱電阻的表指示無窮大;
可能原因:熱電阻或引出線短路或接線端子松開等;
處理方法:更換電阻體或焊接及擰緊接線螺絲等。
熱電阻的測溫精度:測溫精度又稱允許偏差或“允差”,指具體某支熱電阻的電阻溫度特性與該類熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)分度表的符合程度攝氏溫度(℃)規(guī)定:在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,冰的熔點(diǎn)為0度,水的沸點(diǎn)為100度,中間劃分100等分,每第分為報(bào)氏1度,符號為℃。