1.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)用較多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
2.熱電阻的結(jié)構(gòu)
(1)精通型熱電阻 工業(yè)常用熱電阻感溫元件(電阻體)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)見表2-1-11。從熱電阻的測(cè)溫原理可知,被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測(cè)量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。
(2)鎧裝熱電阻 鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體,它的外徑一般為φ2~φ8mm,最小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點(diǎn):①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測(cè)量滯后小;②機(jī)械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。
(3)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(cè)端面的實(shí)際溫度,適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
(4)隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。
3.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):
?、贌犭娮韬惋@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。
熱電阻測(cè)量端為熱端,通過引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端。所謂的冷端補(bǔ)償是指熱電偶得熱電勢(shì)是以0度為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量,它不需要激勵(lì)源。而儀表在室溫端,這樣對(duì)于熱電偶來講,它就不是以0度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量了,這樣就測(cè)不準(zhǔn)。所以在儀表的電路里,一般都要有冷端補(bǔ)償電路。
但熱電阻是不需要冷端補(bǔ)償?shù)?,因?yàn)闊犭娮枧c熱電偶得測(cè)溫原理不一樣,它是靠自身阻值隨溫度變化而變化的原理測(cè)溫,我們給鉑電阻一個(gè)電流激勵(lì),直接讀出兩端電壓,與儀表所在環(huán)境溫度幾乎沒有關(guān)系。如果采用四線制測(cè)量,儀表與的距離還可以更遠(yuǎn)。
熱電偶的冷端補(bǔ)償通常采用在冷端串聯(lián)一個(gè)由熱電阻構(gòu)成的電橋。電橋的三個(gè)橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻,另外有一個(gè)橋臂由(銅)熱電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化(比如升高),熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)也將變化(減小),而此時(shí)串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化(升高)。如果參數(shù)選擇得好且接線正確,電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢(shì)隨溫度變化而變化的量相等,整個(gè)熱電偶測(cè)量回路的總輸出電壓(電勢(shì))正好真實(shí)反映了所測(cè)量的溫度值。這就是熱電偶的冷端補(bǔ)償原理。
由于熱電偶的材料一般都比較特殊,而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。
在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。