熱電阻測(cè)溫原理及常見故障

1、熱電阻及其測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中,熱電偶一般適用于測(cè)量500c以上的較高溫度.對(duì)于500c以下的中、低溫度,熱電偶的輸出的熱電勢(shì)很小,這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾舉措等的要求就很高,否那么難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且,在較低溫區(qū)域,冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出.所以測(cè)量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為適宜.1、 熱電阻的測(cè)溫原理與熱電偶的測(cè)溫原理不同的是,熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的,即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性.因此,只要測(cè)量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?就可以測(cè)量出溫度.目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類.金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表

2、示,即Rt=Rt01+at-t0式中,Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0通常t0=0C時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；a為溫度系數(shù).半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為Rt=AeB/t式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù).相比擬而言,熱敏電阻的溫度系數(shù)更大,常溫下的電阻值更高通常在數(shù)千歐以上,但互換性較差,非線性嚴(yán)重,測(cè)溫范圍只有-50300c左右,大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和限制.金屬熱電阻一般適用于-200500c范圍內(nèi)的溫度測(cè)量,其特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠,在程限制中的應(yīng)用極其廣泛.2、 工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來(lái)看,大局部金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì),但并不是

3、都能用作測(cè)溫?zé)犭娮?作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系最好呈線性關(guān)系.目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是粕和銅：粕電阻精度高,適用于中性和氧化性介質(zhì),穩(wěn)定性好,具有一定的非線性,溫度越高電阻變化率越??；銅電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系,溫度線數(shù)大,適用于無(wú)腐蝕介質(zhì),超過(guò)150易被氧化.中國(guó)最常用的有R0=10Q、R0=100Q和R0=1000Q等幾種,它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000;銅電阻有R0=50Q和R0=100

4、Q兩種,它們的分度號(hào)為Cu50和Cu100.其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛.3、熱電阻的信號(hào)連接方式熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件,通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)限制裝置或者其它一次儀表上.工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),與限制室之間存在一定的距離,因此熱電阻的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大的影響.目前熱電阻的引線主要有三種方式1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡(jiǎn)單,但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r,r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān),因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合2三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線,另一端連

5、接兩根引線的方式稱為三線制,這種方式通常與電橋配套使用,可以較好的消除引線電阻的影響,是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的引線電阻.熱電阻采用三線制,將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端,其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上,這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差.3四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U,再通過(guò)另兩根引線把U引至二次儀表.可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響,主要用于高精度的溫度檢測(cè).4、 熱電阻的結(jié)構(gòu)形式和熱電偶溫度傳感器相類似,工業(yè)上常用的熱電阻主要有普通裝配式熱電阻和鎧裝熱電阻兩種型式.普通通裝配式

6、熱電阻是由感溫體、有銹鋼外保護(hù)管、接線盒以及各種用途的固定裝置級(jí)成,安裝固定裝置有固定外螺紋、活動(dòng)法蘭盤、固定法蘭和帶固定螺栓錐形保護(hù)管等形式.鎧裝熱電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼,內(nèi)充高密度氧化物絕緣體,具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度.與前者相比,鎧裝熱電阻具有直徑小、易彎曲、抗震性好、熱響應(yīng)時(shí)間快、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn).對(duì)于一些特殊的測(cè)溫場(chǎng)合,還可以選用一些專業(yè)型熱電阻,如,測(cè)量固體外表溫度可以選用端面熱電阻,在易燃易爆場(chǎng)合可以選用防爆型熱電阻,測(cè)量震動(dòng)設(shè)備上的溫度可以選用帶有防震結(jié)構(gòu)的熱電阻等2線、3線、4線熱電阻測(cè)溫原理有何區(qū)別與熱電阻連接的檢測(cè)設(shè)備溫控表、PLC輸入等都有四個(gè)接線端子.I

7、+、I-、V+、V-o其中,I+、I-端是為了給熱電阻提供恒定的電流,V+、V-是用來(lái)監(jiān)測(cè)熱電阻的電壓變化,依次檢測(cè)溫度變化.4線就是從熱電阻兩端引出4線,和4個(gè)端子連接.3線就是引出3線,這需要檢測(cè)設(shè)備方的I-V-短接.2線就使引出2線,這需要檢測(cè)設(shè)備方的I-V-、I+/V+短接.A-A-Seroe-SE3*ScurcvQSOMT*Ecunce-ildR-1=亂斗+總廣HFT口的?IHLB1Smjfc?-CRTD4野城線離JRTD31.-Stn-ITT口Snuiu白-._L：,TRli%2_工“；九RTD3Saurcs+MtMX.飛凡9測(cè)溫原理都一樣,只是接線區(qū)別測(cè)溫原理都一樣,只是接線區(qū)別

8、.應(yīng)該說(shuō),電流回路和電壓測(cè)量回路是否分開接線的問(wèn)題.2線,電流回路和電壓測(cè)量回路合二為1,精度差.3線,電流回路的參考位和電壓測(cè)量回路的參考位為一條線.精度稍好.4線,電路回路和電壓測(cè)量回路獨(dú)立分開,精度高,但費(fèi)線.熱電阻根本知識(shí)一熱電阻測(cè)溫原理及材料熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器.它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高,性能穩(wěn)定.其中鉗熱電阻的測(cè)量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀.一、熱電阻測(cè)溫原理及材料熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的.熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉗和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用甸、饃、鎰和銬等

9、材料制造熱電阻.1、鉗熱電阻的溫度特性(1)在0850C范圍內(nèi)：凡二為(1+市+君廣)(2)在-2000C范圍內(nèi)：R=l+Ai+Bt2+C(t-1GOY式中A、B、C的系數(shù)各為：A=3.90802X10-3C-1;B=-5,802X10-7Q-2C=-4.27350X10-12C-4鉗電阻阻值與溫度的分度關(guān)系由止兩式?jīng)Q定.2、銅熱電阻的溫度特性在-50150C范圍內(nèi)：&-(1+At+C/)式中A=4.28899X10-3C-1；B=-2.133X10-7C-2；C=1.233X10-9C-3銅電阻和溫度的分度關(guān)系由上式?jīng)Q定,鉗熱電阻和銅熱電阻的技術(shù)性能見表1-1表1-1常用熱電阻的技術(shù)性能名稱

10、分度號(hào)溫度范圍c溫度為0c時(shí)阻值R0,Q電阻比R100/R0主要特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)熱電阻鉗電阻(WZP)Pt10-20085010+0.011.385此001測(cè)量精度高,穩(wěn)定性好,可作為基準(zhǔn)儀器Pt5050+0.051.385此001Pt100100+0.11.385此001銅電阻(WZC)Cu50-5015050+0.051.428此002穩(wěn)定性好,便宜;但體積大,機(jī)械強(qiáng)度較低Cu100100+0.11.428此002銀電阻(WZN)Ni100-60-180100+0.11.617此003靈敏度高,體積小；但穩(wěn)定性和復(fù)制性較差Ni300300+0.31.617此003Ni500500+0.51.617

11、此003低溫?zé)犭娮桢d電阻3.490K100復(fù)現(xiàn)性較好,在4.515K溫度范圍內(nèi),靈敏度比粕電阻高十倍；但復(fù)制性較差,材質(zhì)軟,易變形鑄鐵熱電阻2300K20、50或100R4.2k/R273k約為0.07有較高的靈敏度,復(fù)現(xiàn)性女?布0.5-20K溫度范圍內(nèi)可作精測(cè)量；但長(zhǎng)期穩(wěn)定性和復(fù)制性較差粕鉆熱電阻2100K100R4.2k/R273k約為0.07熱響應(yīng)好、自然小,機(jī)械性能好,溫度低于300K時(shí),靈敏度大大高于粕；但不能作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)2#2二、熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成.必須注意以下兩點(diǎn):1、熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致2、為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響,必須采用三線制接法.三、熱電阻故障原因及處理方法熱電阻的常見故障是熱電阻的短路和斷路.一般斷路更常見,這是由于熱電阻絲較細(xì)所致.斷路和短路是很容易判斷的,可用萬(wàn)用表的X1檔,如測(cè)得的阻值小于R0,那么可能有短路的地方；假設(shè)萬(wàn)用表指示為無(wú)窮大,那么可斷定電阻體已斷路.電阻體短路一般較易處理,只要不影響電阻絲的長(zhǎng)短和粗細(xì),找到短路處進(jìn)行吹干,增強(qiáng)絕緣即可.電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長(zhǎng)短而影響電阻值,為此更換新的電阻體為好,假設(shè)采用焊接修理,焊后要校驗(yàn)合格后才能使用.熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)在運(yùn)行中常見故障及處理方法見表3-1.表3-1熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)常見故障及處理方法故障現(xiàn)象可能原因處理