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O 引言
溫度是度量物體冷熱程度的物理量，在生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中占有極其重要的地位，常見的測(cè)溫方法有輻射式測(cè)溫法、熱電偶、熱電阻測(cè)溫法等。熱電阻是一種非常簡(jiǎn)單測(cè)量元件，在各種工業(yè)環(huán)境中都可以看到它。然而很多從事熱工儀表的工作人員，都不太清楚熱電阻的工作原理，下面從熱電阻的工作原理引申出相關(guān)的一些問題，以提高從業(yè)人員的重視程度。
1 熱電阻工作原理
熱電阻工作原理非常簡(jiǎn)單，是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，電阻體的阻值具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。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用R=R 。[1+a(t—t。)]的近似關(guān)系式表示，式中：Rt為溫度t時(shí)的阻值；R 。為溫度t。(通常t。一0"C)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)。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。熱電阻是中低溫區(qū)zui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，其中鉑熱電阻的測(cè)量度是zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成基準(zhǔn)儀。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。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)，沮互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有一50"C~30o~C，在我廠只用在無紙記錄儀室內(nèi)溫度檢測(cè)。金屬熱電阻一般適用于-20O~C～ 500~C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，在我廠
的應(yīng)用極其廣泛。目前應(yīng)用zui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小；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，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150℃ 易被氧化。中國(guó)zui常用的鉑電阻有R。-1OQ、R。-lOOfl和R。=1000~等幾種，它們的分度號(hào)分別為Ptl0、Ptl00、Ptl000；銅電阻有R。=50D,和R。=1OOQ 兩種，它們的分度號(hào)為Cu50和Cul00。其中Ptl00和Cu50的應(yīng)用。
2 熱電阻種類
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，一般采用三線制或四線制。根據(jù)使用要求，常見熱電阻有以下幾種：
(1)精密型熱電阻：為了保證測(cè)量，制作工藝非常細(xì)，且容易損壞，～ 般用于實(shí)驗(yàn)室。
(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2 mm～8 mm。與普通型熱電阻相比，它具有體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性小，測(cè)量滯后小；機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝；使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
(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。
3 金屬熱電阻的信號(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(chǎng)，與控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。從事熱工儀表的人都知道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(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zui常用的接線方式。熱電阻采用三線制接法，是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)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(從熱電阻到控制室)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(cè)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(cè)量誤差。因此工業(yè)上一般都采用三線制接法。
(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，用于高精度的溫度檢測(cè)，主要應(yīng)用于精密計(jì)量檢測(cè)。
4 熱電阻儀表常見故障與處理
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。使用中必須注意以下兩點(diǎn)：(1)熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致。在DCS系統(tǒng)I／0組態(tài)中也要注意分度號(hào)的設(shè)置。(2)盡量消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響。在熱電阻本身沒有問題時(shí)，只要細(xì)心觀查工作現(xiàn)場(chǎng)及示值變化，就能找到故障原因。說起來簡(jiǎn)單，真正處理問題時(shí)就要下一些工夫了。當(dāng)發(fā)生問題時(shí)，一份對(duì)應(yīng)示值分度表是*的。在工作現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)分度表確定溫度是首先要做的。因?yàn)檫@里是熱電阻元件與顯示儀表的分界線，可以直接分辯出一次元件、二次儀表及線路哪個(gè)主面出了問題。熱電阻常見故障處理見表1。

在使用中也會(huì)出現(xiàn)熱電阻安裝在某些場(chǎng)所指示會(huì)偏低，而在其它場(chǎng)所又正常的現(xiàn)象，很多人認(rèn)為是熱電阻壞了，其實(shí)，這是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少的表現(xiàn)。比如在我廠鍋爐磨煤機(jī)出口溫度測(cè)量中發(fā)生的類似故障，只是因?yàn)楸Ｗo(hù)套管端部有一很細(xì)小的砂眼造成的。由于管道內(nèi)是負(fù)壓，會(huì)從砂眼吸入冷空氣，造成測(cè)量值偏低。解決辦法是更換一密閉性好的套管就可以了，這樣既節(jié)約了資金，又解決了問題。熱電阻作為一種普通的測(cè)溫傳感器，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。因?yàn)槠湓砗?jiǎn)單所以不受人重視，往往在發(fā)生問題時(shí)，摸不著頭腦，而直接采用更換熱電阻來處理，希望本文能給從事熱工工作的人一點(diǎn)幫助。

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