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【题名】:双高阻直读浓度数字式离子计的测量原理与应用【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-LHJH198303030.htm
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。1.热电阻测温原理及材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。2.热电阻的结构(1)精通型热电阻从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响一般采用三线制或四线制。两线制:两根线及传输电源又传输信号,也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的,电源是从外部引入的,和负载串联在一起来驱动负载。三线制:三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离,但它们共用一个COM端。四线制:电源两根线,信号两根线。电源和信号是分开工作的。)(2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体它的外径一般为φ2~φ8mm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。(3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。(4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。3.热电阻测温系统的组成热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:①热电阻和显示仪表的分度号必须一致②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法热电阻顾名思义,它的电阻的阻值是随着温度变化而变化的,比如,用线性比较好的铂丝、铜丝作的电阻。工业用热电阻一般采用Pt100,Pt10,Pt1000、Cu50,Cu100,铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄氏度,铜热电阻为零下40到140摄氏度。如用铂丝做成的热电阻,其分度号称Pt100。就是说它的阻值在0度时为100欧姆,负200度时为18.52欧姆,200度时为175.86欧姆,800度时为375.70欧姆。比如用铜丝作的热电阻,分度号Cu50。它在0度时,阻值是50欧姆,100度时是71.400欧姆。热电阻公式都是Rt=Ro(1+A*t+B*t*t);Rt=Ro的形式,t表示摄氏温度,Ro是零摄氏度时的电阻值,A、B、C都是规定的系数,对于Pt100,Ro就等于100。分度号定义:代表温度范围,且代表每种分度号的热电偶或热电阻具体多少温度输出多少伏特的电压或者毫伏的电压。
[size=15px][b]工作原理:[/b][/size]热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度或者与温度有关的参数。绝大多数金属的电阻值随温度而变化,温度越高电阻越大,即具有正的电阻温度系数。而大多数半导体材料具有负的电阻温度系数,即温度越高电阻越小。[size=15px][b]组成材料要求[/b][/size]1、在测温范围内化学和物理性能稳定;2、复现性好;3、电阻温度系数大,以得到高灵敏度;4、电阻率大,可以得到小体积元件;5、电阻温度特性尽可能接近线性;6、价格低廉。[b]常用热电阻原件:常用的热电阻元件有:铂热电阻、铜热电阻、半导体热敏电阻。[/b][list][*]铂热电阻采用高纯度铂丝绕制而成,具有测温精度高、性能稳定、复现性好、抗氧化等优点,因此在基准、实验室和工业中被广泛应用。但其在高温下容易被还原性气氛所污染,使铂丝变脆,改变其电阻温度特性,所以需用套管保护方可使用。铂丝纯度是决定温度计精度的关键。铂丝纯度越高其稳定性越高、复现性越好、测温精度也越高。[*]铜热电阻的电阻值与温度近于呈线性关系,电阻温度系数也较大,且价格便宜,所以在一些测量精度要求不是很高的情况下,就常采用铜热电阻。但其在高于100℃的气氛中易被氧化,故多用于测量-50~150℃温度范围。[*]半导体热敏电阻优点:负电阻温度系数大,因此灵敏度高。电阻率大,可作成体积小而电阻值大的电阻元件,这就使之具有热惯性小和可测量点温度或动态温度。缺点:同种半导体热敏电阻的电阻温度特性分散性大,非线性严重,元件性能不稳定,因此互换性差、精度较低。[/list][b]热电阻连接方式:[/b][list][*]二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制,这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻R,R大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。[*]三线制:在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的。[*]四线制:在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。[/list][size=15px][color=white][back=#3c40eb][b]安装要求:[/b][/back][/color][/size]对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可靠及维修方便,而且不影响设备运行和生产操作。在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点:1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减少测量误差,热电偶和热电阻应该有足够的插入深度:1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是200毫米,那热电阻插入深度应选择100毫米;2)对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度),为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻。浅插式的热电阻保护套管,其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电阻的标准插入深度为100mm。3)假如需要测量是烟道内烟气的温度,尽管烟道直径为4m,热电阻插入深度1m即可。4)当测量原件插入深度超过1m时,应尽可能垂直安装,或加装支支撑架和保护套管。