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熱電阻比同行節(jié)省10%

更新時間: 2025-10-01 05:58:42 ip歸屬地:南寧,天氣:多云,溫度:24-33 瀏覽:4次
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  熱電阻及其測溫原理   ?   在工業(yè)應(yīng)用中,熱電偶一般適用于測量500以上的較高溫度。對于500以下的中、低溫度,熱電偶的輸出的熱電勢很小,這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高,否則難以實(shí)現(xiàn)測量;而且,在較低溫區(qū)域,冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。   1、? 熱電阻的測溫原理   與熱電偶的測溫原理不同的是,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,只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?,就可以測量出溫度。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)系式表示,即   Rt=Rt0[1+α(t-t0)]   式中,Rt為溫度t時的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0)時對應(yīng)電阻值;α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)。   相比較而言,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,測溫范圍只有-50~300左右,大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200~500范圍內(nèi)的溫度測量,其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠,在程控制中的應(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看,大部分金屬導(dǎo)體都有這個性質(zhì),但并不是都能用作測溫?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(好呈線性關(guān)系)。   目前應(yīng)用廣泛的熱電阻材料是鉑和銅:鉑電阻精度高,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,適用于無腐蝕介質(zhì),超過150易被氧化。中國常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種,它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000;銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用為廣泛。   ?   3、熱電阻的信號連接方式   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通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控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,與控制室之間存在一定的距離,因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。   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)線來引出電阻信號的方式叫二線制:這種引線方法很簡單,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)和長度的因素有關(guān),因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合 ? 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,可以較好的引線電阻的影響,是工業(yè)過程控制中的常用的引線電阻。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,這樣了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。 ? 3四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(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U,再通過另兩根引線把U引至二次儀表??梢娺@種引線方式可完全引線的電阻影響,主要用于高精度的溫度檢測。   ?   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成,安裝固定裝置有固定外螺紋、活動法蘭盤、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)時間快、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。   對于一些特殊的測溫場合,還可以選用一些專業(yè)型熱電阻,如,測量固體表面溫度可以選用端面熱電阻,在易燃易爆場合可以選用防爆型熱電阻,測量震動設(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線熱電阻測溫原理有何區(qū)別 與熱電阻連接的檢測設(shè)備(溫控表、PLC輸入等)都有四個接線端子。I+、I-、V+、V-。 ? 其中,I+、I-端是為了給熱電阻提供恒定的電流,V+、V-是用來監(jiān)測熱電阻的電壓變化,依次檢測溫度變化。 ? 4線就是從熱電阻兩端引出4線,和4個端子連接。 ? 3線就是引出3線,這需要檢測設(shè)備方的I-\V-短接。 ? 2線就使引出2線,這需要檢測設(shè)




  溫度檢測是電子工程中經(jīng)常需要用的電路方案,而知溫度檢測電路中常見的就是熱電阻方案了,那么在采用熱電阻之前我們?nèi)绾螜z查熱電阻的好壞了?   熱電阻(thermal resistor)是中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。它的主要特點(diǎn)是測量精度高,性能穩(wěn)定。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多,常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外,還有銅、鎳、鐵、鐵-鎳等。其中鉑熱電阻的測量度是 的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。   當(dāng)然這里我們還有一個對溫度測量精度的要求基準(zhǔn),也就是說我們在檢查熱電阻的好壞之前需要根據(jù)需求判斷,到底我的測溫電路需要多大的精度,這里就會需要判斷熱電阻質(zhì)量的好壞。   要檢查熱電阻的質(zhì)量首先要查詢廠商提供的電阻阻值和溫度對應(yīng)表,按照對照表我們測下電熱阻阻值,看看是不是在正常的誤差范圍之內(nèi)就知道了,如果用萬用表檢測其電阻值,與測量時熱電阻所處環(huán)境的溫度下的阻值對應(yīng),即可判斷該熱電阻是好的。   如果按照對應(yīng)表,電阻阻值和應(yīng)該體現(xiàn)的溫度差別很大就意味著質(zhì)量不夠, 或者是熱電阻不穩(wěn)定,那就表示質(zhì)量不好。   而如果檢查出熱電阻是不能使用,那就意味著元器件的問題會導(dǎo)致測溫電路無效,這個時候就需要檢查熱電阻的好壞了。   一般的簡單驗(yàn)證操作辦法是把熱電阻置入熱水中,或者是打火機(jī)加熱,但是阻值沒有變化的,溫度不變化,那就肯定是壞的。   一般常見的熱電阻有銅電阻、鉑電阻、熱敏電阻。對銅電阻、鉑電阻而言,如果用測量電阻值來判斷的話,電阻無窮大說明線斷了或是電阻壞了,三根線之間電阻都為0說明短路了。   如果測量電阻兩端,開路了就是壞的!如果沒有開路,但阻值很大,也是壞的!   1. 用萬用表的電阻檔測得電阻信號。   2. 假定為PT100: 在0 攝氏度時為100 歐姆,在20度時為107.7935 歐姆。微分電阻約為:0.39歐姆/攝氏度。根據(jù)你現(xiàn)場環(huán)境溫度,自己算一下電阻值應(yīng)為多少,然后用萬用表電阻檔測一下即可,然后用打火機(jī)加熱下熱電阻,看其阻值是否上升。   3. 熱電阻精度等參數(shù)需要專門儀器來檢測的,萬用表只能檢測好壞。也就是說,作為用戶,只要判定熱電阻沒有短路,也沒有斷路,電阻值是隨溫度變化而變化,即可認(rèn)為熱電阻是好的。   PT100熱電阻好壞主要有斷線、短路、絕緣低、性能下降,斷線和短路比較好檢查,用萬用表測試一下就能解決,絕緣好壞可以通過兆歐表遙測檢查。   所謂好壞主要是短路、斷路判斷,即一個熱阻在使用中是否由于機(jī)械振動或者溫度烘烤、接線原因造成熱阻引出線短路、斷線原因,這個用普通的萬用表就能夠檢測出來。   再者還要查看熱阻的電阻值與溫度值的對應(yīng)關(guān)系是否線性和準(zhǔn)確,這個可分粗略的判斷和準(zhǔn)確的校準(zhǔn),粗略判斷主要用于現(xiàn)場故障判斷和排查,通過萬用表測量電阻值然后與被測溫度估算值進(jìn)行對比看是否差距較大,抽出熱阻自然冷卻后在測量電阻值看是否與環(huán)境溫度想對應(yīng),如果要求準(zhǔn)確判斷,需要拿到校準(zhǔn)室中對其0度和100度進(jìn)行校準(zhǔn)測定以此查看誤差是否符合精度要求。   PT100熱電阻傳感器的特點(diǎn)是,在0℃時電阻是100ω,溫度低電阻值下降,溫度高電阻值上升。用萬用表就可判斷好壞。   可以先在回路中斷開PT100接線,然后用萬用表的電阻檔(200ω)測量其電阻值。但測量結(jié)果只能判斷PT100好壞,不能作為驗(yàn)證其精度的依據(jù)。   PT100在0℃時阻值為100ω,隨著溫度的升高阻值逐漸增大,具體的對應(yīng)關(guān)系可以查看其分度表。   1、PT100熱電阻的溫度范圍為T=0~100度,其輸出為I=4~20ma,其I、T的關(guān)系式為:I=4+(4/25)*T   如T=0度時 I=4ma, I=100度時 I=20ma。 T=25度時 I=8ma   2、將PT100熱電阻撤出,放在一水容器里,其對外輸出點(diǎn),串接25(或50)ma量程電流表,再用一個溫度計(jì)測水溫,加熱改變水的溫度,其溫度計(jì)的指示值與電流標(biāo)的指示值的變化,如符合公式(1)的變化關(guān)系,此熱電阻是好的,如電流表指示值不變或電流標(biāo)的指示值的變化與溫度計(jì)的指示值不符合公式(1)的變化關(guān)系,此此熱電阻是壞的。   用萬用表測量兩輸出端(有時是多端)是通的(雖然有一定的阻值),如果開路必壞無疑,這是實(shí)際判斷好壞時的 步驟。熱電阻阻值是一定的,如PT100常溫在110歐左右,CU50常溫在55歐上下。熱電偶輸出的是電壓值,在一定溫度下會輸出一般為幾至幾十毫伏的電壓信號,可用萬用表的電壓檔來測量。熱電偶輸出電壓只有幾mV,看萬用表精度。數(shù)字萬用表可粗測,判斷好壞。熱電偶的輸出是毫伏級的,用萬用表檢測他的輸出不太可能,但是可以測量它的通斷。在大多數(shù)情況下,只要電偶部分(在兩根線的交點(diǎn)熔接處)是通的,沒氧化,沒壞,一般是沒問題的。所以同時也可以從護(hù)套中抽出來做外觀檢查。真正要檢查,就要用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶,來比較、測量它輸出的毫伏值了。這就要請搞計(jì)量的人員來做了。   有些萬用表專門有測熱電偶檔。如果沒有就觀察熱電偶表面情況,用歐姆檔檢測是否有斷,如果均良好,可以把熱電偶放至兩個溫差很大的地方,用萬用表MV檔檢測一下,放至兩個不同地方時,mV有明顯不同(一般都難于測準(zhǔn)),可以認(rèn)為熱電偶是沒問題的。熱電阻只要放到兩個溫差明顯的地方,測量它的電阻值,對對分度表就知道好壞了。如果要高精度確認(rèn),則要專門設(shè)備或送質(zhì)監(jiān)局等部門檢測了。




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