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热电阻测温的工作原理与常见的接线方式
双击自动滚屏 恒邦PLC培训2016-11-07 阅读:1314次 关注微信公众号 PLC958,获取最快捷,最有用的技术资讯
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  热电阻通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配套使用。直接测量生产现场0~500℃范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。


  热电阻主要分为铠装热电阻、Pt100热电阻、断面热电阻、卡箍式管壁热电阻、装配式热电阻、隔爆铂电阻等。其中为您讲解一下铠装热电阻与pt100热电阻的工作原理。

  铠装热电阻是利用物质在温度变化时,其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时,工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。铠装热电阻是一种温度传感器,它比装配式热电阻直径小,易弯曲,抗震性好,适宜安装在装配式热电阻无法安装的场合。具有精确、灵敏、热响应时间快、质量稳定、使用寿命长等优点。

  铠装热电阻外保护套采有不锈钢,内充满高密度氧化物质绝缘体,因此,铠装热电阻具有很强的抗污染性能和机械强度,适合安装在环境恶劣的场合。
  pt100是铂热电阻,它的阻值跟温度的变化成正比。pt100的阻值与温度变化关系为:当pt100温度为0℃时它的阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理:当pt100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆,它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。

  金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即

  Rt=Rt0[1+α(t-t0)]

  式中,Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。

 

  半导体热敏电阻的阻值和温度关系为

  Rt=AeB/t

  式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。

 

  相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。   

  工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看,大部分金属导体都有这个性质,但并不是都能用作测温热电阻,作为热电阻的金属材料一般要求:尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大(在同样灵敏度下减小传感器的尺寸)、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系(最好呈线性关系)。

  从热电阻测温原理知,被测温度的变化是通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,与热电阻连接导线电阻的变化会给温度测量带来误差。对于这一影响是否需要消除,其与应用场合、应用要求及对测温的精度要求有关,所以就有了多种接线制的方法。但两线、三线、四线制热电阻的测温原理都是一样,只是接线有区别,实际就是电流回路和电压测量回路是否分开接线的问题。但要强调的是:三线、四线制接线法,必须要和相应线制的热电阻元件配合使用,才能做到真正意义上的三线、四线制接线。现分述如下:
  热电阻两线制接法主要用于短距离的测温现场,两线制接线由于不考虑导线电阻值变化的影响,所以其测量精度较低,只能用于测温要求不高的场合。


热电阻接线图

 

  热电阻三线制接线法在工业生产中得到广泛应用,主要用于远距离的测温,其可减少连接导线电阻值变化对仪表示值的影响。但现实中,很多工厂使用的热电阻,保护管内的热电阻元件大多只有两根引线,即热电阻元件是两线制的,从保护管接线盒至显示仪表虽然用了三根连接导线,但这只能算是两线制的热电阻接线方法,或只能叫三导线的热电阻两线制接线方法。
  四线制接线方法主要用于实验室,可获得高精度的测量结果。使用时主要是给热电阻施加一个稳定电流,然后再测量热电阻上的电压(电势),来提高测量精度和灵敏度。在工业生产中与热电阻连接的仪表、板卡模块等都有四个接线端子:I+、I-、V+、V-。其中,I+、I-端是给热电阻提供恒定电流的,V+、V-是用来监测热电阻的电压变化,以此来得到温度变化。其接线原理如图所示。当测量仪表采用电位差测量原理工作时,虽然导线有电阻,但在电流流过的导线上其电压降不在测量范围之内,连接测量仪表的导线虽然也有电阻,但没有 电流流过,所以四根导线的电阻变化对测量结果没有影响,只是要求恒流源的电流稳定。

 
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