熱電阻的接線，安裝及測量

接線方式

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(huì)有較大的影響。

目前熱電阻的引線主要有三種方式：

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

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，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的很常用的。

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@種引線方式可消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。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)線線路電阻帶來的測量誤差。

安裝要求

對熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。要滿足以上要求，在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。

2、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度：

1）對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；

2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。

3）假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。

4）當(dāng)測量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管。

安裝注意

1、熱電阻應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時(shí)應(yīng)有保護(hù)套管，以方便檢修和更換。

2、測量管道內(nèi)溫度時(shí)，元件長度應(yīng)在管道中心線上(即保護(hù)管插入深度應(yīng)為管徑的一半)。

3、溫度動(dòng)圈表安裝時(shí)，開孔尺寸要合適，安裝要美觀大方。

4、高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補(bǔ)償線。

5、要根據(jù)不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度小于400℃時(shí)選擇熱電阻。

6、接線要合理美觀，表針指示要正確。

測量方法

熱電阻溫度計(jì)的原理是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化這一特性。

熱電阻溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：測量精度高，復(fù)現(xiàn)性好；有較大的測量范圍，尤其是在低溫方面；易于使用在自動(dòng)測量中，也便于遠(yuǎn)距離測量。同樣，熱電阻也有缺陷，在高溫（大于850℃）測量中準(zhǔn)確性不好；易于氧化和不耐腐蝕。

目前，用于熱電阻的材料主要有鉑、銅、鎳等，采用這些材料主要是它們在常用溫度段的溫度與電阻的比值是線性關(guān)系，我們這里主要介紹鉑電阻溫度計(jì)。

鉑是一種貴金屬，它的物理化學(xué)性能很穩(wěn)定，尤其是耐氧化能力很強(qiáng)，它易于提純，有良好的工藝性，可以制成極細(xì)的鉑絲，與銅，鎳等金屬相比，有較高的電阻率，復(fù)現(xiàn)性高，是一種比較理想的熱電阻材料，缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)較小，在還原介質(zhì)中工作易變脆，價(jià)格也較貴。鉑的純度通常用電阻比來表示： W(100)=R100/R0  R100表示100℃時(shí)的電阻值；R0表示0℃時(shí)的電阻值

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，采用W(100)=1.3850 初始電阻值為R0=100Ω（R0=10Ω）的鉑電阻為工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，R0=10Ω的鉑電阻溫度計(jì)的阻絲較粗，主要應(yīng)用于測量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程為一分段方程：

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100℃)t3] t 表示在－200～0℃

Rt=R0(1+At+Bt2) t表示在0～850℃

解此方程，則可根據(jù)電阻值已知溫度值，但實(shí)際工作中，可以查熱電阻分度表來根據(jù)電阻值確定溫度值。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鉑熱電阻分為和B級，允許誤差±（0.15℃+0.002|t|）, B級測溫允許誤差±（0.3℃+0.005|t|）。

現(xiàn)場使用的熱電阻一般都是鎧裝熱電阻，它是由熱電阻體、絕緣材料、保護(hù)管組成，熱電阻體和保護(hù)管焊接一起，中間填充絕緣材料，這樣能夠很好的保護(hù)熱電阻體，耐沖擊，耐震，耐腐蝕。

三線制鉑熱電阻測量方法：

鉑熱電阻有兩線制，三線制，四線制幾種，兩線制在測量中誤差較大，已不使用，現(xiàn)在工業(yè)用一般是三線制的，實(shí)驗(yàn)室用一般為四線制。這里主要介紹下三線制鉑熱電阻的接線。三線制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，從而實(shí)現(xiàn)電阻引出a，b，c三個(gè)接線端子，這樣，由b導(dǎo)線引入的測量導(dǎo)線本身的電阻，可以由c導(dǎo)線來補(bǔ)償，使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。三線制鉑熱電阻，在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，根據(jù)所配合的鉑熱電阻的量程不同，可以對二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進(jìn)行微調(diào)，能進(jìn)行更精確的測量。

熱電阻溫度計(jì)分度新方法：

工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)是一種被廣泛使用的測溫儀器。長期以來，國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范中普遍采用CVD方程的計(jì)算方法對其進(jìn)行檢定分度。但采用CVD方程檢定分度的工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)準(zhǔn)確度不高、穩(wěn)定性低、不確定度較大，無法作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。

為此，多數(shù)工業(yè)測溫領(lǐng)域或要求不高的實(shí)驗(yàn)室只能采用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)作為溯源傳遞標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際工業(yè)測溫領(lǐng)域由于各種條件限制，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)無法使用，使得溫度量值傳遞和溯源在這些地方無法實(shí)現(xiàn)，不能開展實(shí)際的計(jì)量校準(zhǔn)工作。

對工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行檢定分度的可行性，并與普遍采用的CVD方程給出的溫度—電阻關(guān)系計(jì)算結(jié)果相比較，進(jìn)而給出二者存在的差異，探討建立精密工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)的途徑與方法。通過對不同型號、不同廠家制造的多支工業(yè)鉑熱電阻在不同溫區(qū)分別開展研究和分析，給出每支溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)曲線及采用兩種不同方法分度所引起的測量誤差。

實(shí)驗(yàn)證明，ITS-1990國際溫標(biāo)的內(nèi)插方法用于工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)是可行的，與CVD方程用于工業(yè)鉑電阻檢定分度的計(jì)算方法相比，具有較好的準(zhǔn)確性和一致性。此前，意大利和加拿大的國家計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了采用國際溫標(biāo)內(nèi)插公式研究工業(yè)鉑電阻分度方法的工作。

提高工業(yè)電阻測溫準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)手段都在元件純度、封裝技術(shù)、制作流程上下功夫；則從計(jì)算方法上給出了新思路，為精密鉑電阻和工業(yè)鉑電阻在溫度量值傳遞和溯源體系的完善奠定了基礎(chǔ)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)鉑電阻的測溫領(lǐng)域。

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