熱工測量儀表

1、4t4t0R0R100R0C0C0.050.10.10.30.50.0020.003t 3tttt330.001（1） （2） （3） （4）nB熱電阻體熱電阻體（1）云母骨架熱電阻）云母骨架熱電阻（2）玻璃骨架熱電阻）玻璃骨架熱電阻（3）陶瓷骨架熱電阻）陶瓷骨架熱電阻（4）塑料骨架熱電阻）塑料骨架熱電阻由熱電阻體至接線端子的連接導(dǎo)線稱為引出線。內(nèi)引線要選用純度高由熱電阻體至接線端子的連接導(dǎo)線稱為引出線。內(nèi)引線要選用純度高,與電阻絲、與電阻絲、接線端子之間產(chǎn)生的熱電勢極小接線端子之間產(chǎn)生的熱電勢極小,而且在最高使用溫度下不揮發(fā)、抗氧化、不而且在最高使用溫度下不揮發(fā)、抗氧化、不變質(zhì)的材料。變質(zhì)的

2、材料。工業(yè)用鉑電阻用銀絲作引出線工業(yè)用鉑電阻用銀絲作引出線,高溫下則用鎳絲作引出線。銅和鎳電阻可用銅絲高溫下則用鎳絲作引出線。銅和鎳電阻可用銅絲和鎳絲作引出線。引出線的直徑比電阻絲的直徑大的多和鎳絲作引出線。引出線的直徑比電阻絲的直徑大的多,這樣可以減小引出線這樣可以減小引出線電阻。電阻。國產(chǎn)熱電阻的引出線有兩線制、三線制和四線制。國產(chǎn)熱電阻的引出線有兩線制、三線制和四線制。 (1)兩線制兩線制:在熱電阻體的電阻絲兩端各連接一根導(dǎo)線（見圖在熱電阻體的電阻絲兩端各連接一根導(dǎo)線（見圖4-1，a）的引線）的引線方式為兩線制。這種熱電阻測溫時都存在引出線電阻變化產(chǎn)生的附加誤差。方式為兩線制。這種熱電阻

3、測溫時都存在引出線電阻變化產(chǎn)生的附加誤差。 (2)三線制：在熱電阻體的電阻絲的一端連接兩根引出線，另一端連接一根三線制：在熱電阻體的電阻絲的一端連接兩根引出線，另一端連接一根引出線（見圖引出線（見圖4-1,b）此種引出線方式稱為三線制。測溫時它可以消除引出線）此種引出線方式稱為三線制。測溫時它可以消除引出線電阻的影響，故測溫準(zhǔn)確度高于兩線制熱電阻。電阻的影響，故測溫準(zhǔn)確度高于兩線制熱電阻。 (3)四線制：在熱電阻體的電阻絲兩端各連接兩根引出線，稱為四線制（見四線制：在熱電阻體的電阻絲兩端各連接兩根引出線，稱為四線制（見圖圖4-1，c）。在測溫時，它不僅可以消除引出線電阻的影響，還可以消除連）。

4、在測溫時，它不僅可以消除引出線電阻的影響，還可以消除連接導(dǎo)線間接觸電阻及其阻值變化的影響，四線制多用在標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻的引出接導(dǎo)線間接觸電阻及其阻值變化的影響，四線制多用在標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻的引出線上。線上。 圖 4-2 鎧裝熱電阻1金屬套管；2感溫元件；3絕緣材料；4引出線鎧裝熱電阻的優(yōu)點為：鎧裝熱電阻的優(yōu)點為： （1）外徑尺寸很小，最小可達(dá)）外徑尺寸很小，最小可達(dá)1mm,因此其熱慣性小，因此其熱慣性小，響應(yīng)速度快。響應(yīng)速度快。 （2）機(jī)械性能好，可耐強(qiáng)烈的震動和沖擊。）機(jī)械性能好，可耐強(qiáng)烈的震動和沖擊。 （3） 除感溫元件外，其他部分可任意彎曲，適合在復(fù)除感溫元件外，其他部分可任意彎曲，適合在復(fù)雜結(jié)

5、構(gòu)中安裝。雜結(jié)構(gòu)中安裝。 （4）由于感溫元件與金屬套管、絕緣材料形成一密封實）由于感溫元件與金屬套管、絕緣材料形成一密封實體，不易受到有害物質(zhì)的侵蝕，因此壽命比普通熱電阻體，不易受到有害物質(zhì)的侵蝕，因此壽命比普通熱電阻長。長。 鎧裝熱電阻的外徑一般為鎧裝熱電阻的外徑一般為28mm，最小可做到，最小可做到1mm,保保護(hù)套管用不銹鋼制成，絕緣材料為氧化鎂粉。它的溫度護(hù)套管用不銹鋼制成，絕緣材料為氧化鎂粉。它的溫度測量范圍、基本誤差、等和普通熱電阻的要求一樣。他測量范圍、基本誤差、等和普通熱電阻的要求一樣。他的時間常數(shù)、引出線直徑及引出線電阻值見表的時間常數(shù)、引出線直徑及引出線電阻值見表4-3。表表

6、43 鎧裝熱電阻的時間常數(shù)、引出線直徑和電阻值鎧裝熱電阻的時間常數(shù)、引出線直徑和電阻值和上述標(biāo)準(zhǔn)熱電阻或熱電偶的不同之處，在于采用一個專用集成電路把和上述標(biāo)準(zhǔn)熱電阻或熱電偶的不同之處，在于采用一個專用集成電路把熱電阻或熱電偶的輸入信號（電阻或電勢）轉(zhuǎn)變成熱電阻或熱電偶的輸入信號（電阻或電勢）轉(zhuǎn)變成420mA的標(biāo)準(zhǔn)輸出的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，其中與熱電偶相配用的集成電路還有冷端溫度補(bǔ)償性能。信號，其中與熱電偶相配用的集成電路還有冷端溫度補(bǔ)償性能。有的專用集成電路還具有線性化功能，即將標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的電阻與溫度之有的專用集成電路還具有線性化功能，即將標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的電阻與溫度之間的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)變成變送器輸出電流（

7、間的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)變成變送器輸出電流（420mA）與被測溫度之間的）與被測溫度之間的線性關(guān)系，或使熱電偶所感受的溫度與變送器輸出電流（線性關(guān)系，或使熱電偶所感受的溫度與變送器輸出電流（420mA）之）之間呈線性關(guān)系。間呈線性關(guān)系。專用集成電路的體積很小，因而可裝在熱電阻或熱電偶得接線盒內(nèi)。這專用集成電路的體積很小，因而可裝在熱電阻或熱電偶得接線盒內(nèi)。這種集成電路的供電電壓一般為直流種集成電路的供電電壓一般為直流24V，多采用二線制，即供電線也就是，多采用二線制，即供電線也就是輸出信號線。一體化熱電阻（熱電偶）可省略過去常采用的溫度變送器。輸出信號線。一體化熱電阻（熱電偶）可省略過去常采用的溫度變

8、送器。還有一種熱電阻（熱電偶）一體化溫度變送器，其接線盒的體積增大，還有一種熱電阻（熱電偶）一體化溫度變送器，其接線盒的體積增大，可裝入一只動圈表頭，直接顯示所測溫度值，也可以裝上用液晶顯示的可裝入一只動圈表頭，直接顯示所測溫度值，也可以裝上用液晶顯示的表頭，用數(shù)字顯示所測溫度值。裝有顯示儀表的一體化溫度變送器可以表頭，用數(shù)字顯示所測溫度值。裝有顯示儀表的一體化溫度變送器可以就地顯示溫度值。就地顯示溫度值。 這種一體化溫度變送器可應(yīng)于具大量溫度測點的集控系統(tǒng)。這種一體化溫度變送器可應(yīng)于具大量溫度測點的集控系統(tǒng)。00lnln11TTRRBTT 用半導(dǎo)體熱敏電阻作為感溫元件來測量溫度日趨廣泛。半導(dǎo)

9、體熱敏電阻通用半導(dǎo)體熱敏電阻作為感溫元件來測量溫度日趨廣泛。半導(dǎo)體熱敏電阻通常是用鐵、鎳、錳、鉬、鈦、鎂、銅等一些金屬的氧化物、氯化物、碳酸鹽做原常是用鐵、鎳、錳、鉬、鈦、鎂、銅等一些金屬的氧化物、氯化物、碳酸鹽做原料料 制制 成成 的。制的。制 造造 熱熱 敏敏 電電 阻阻 的的 材材 料料 不不 同，它同，它 的的 溫溫 度度 特特 性性 也也 不同。當(dāng)采不同。當(dāng)采用用 、 、 、 等化合物制造半導(dǎo)體熱敏電阻時，得到的等化合物制造半導(dǎo)體熱敏電阻時，得到的是有負(fù)電阻溫度系數(shù)的特性；當(dāng)采用是有負(fù)電阻溫度系數(shù)的特性；當(dāng)采用 、 等化合物制造時，得到等化合物制造時，得到的是有正溫度系數(shù)的特性；另外

10、還有些熱敏電阻，當(dāng)溫度超過某一數(shù)值后，電阻的是有正溫度系數(shù)的特性；另外還有些熱敏電阻，當(dāng)溫度超過某一數(shù)值后，電阻會急劇增加或減少。熱敏電阻的溫度特性見圖會急劇增加或減少。熱敏電阻的溫度特性見圖4-3。通常使用最多的是具有負(fù)穩(wěn)固系數(shù)的熱敏電阻，其電阻與溫度的關(guān)系可以近似地通常使用最多的是具有負(fù)穩(wěn)固系數(shù)的熱敏電阻，其電阻與溫度的關(guān)系可以近似地用下面的經(jīng)驗公式來表示：用下面的經(jīng)驗公式來表示： 式中式中 T熱力學(xué)溫度（熱力學(xué)溫度（K） 用實驗的方法分別測得在用實驗的方法分別測得在T和和T。時的電阻。時的電阻 和和 ，代入式（，代入式（4-11）可）可計算出計算出B的數(shù)值，通常的數(shù)值，通常B在在1500

11、5000K范圍內(nèi)。由于范圍內(nèi)。由于B值隨成分、工藝等因素影值隨成分、工藝等因素影響，變化很大，故這種熱敏電阻必須個別分度。響，變化很大，故這種熱敏電阻必須個別分度。TR0TRBTTRAe2MnO34Mn NOCuO32Cu NO2NiO2ZrO0011TTBTTeRR圖 4-3 熱敏電阻的溫度特性NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻； PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻； CTR臨界溫度熱敏電阻圖 4-4 熱敏電阻感溫元件的結(jié)構(gòu) (a) 珠形熱敏電阻；(b)涂敷玻璃的熱敏電阻 ;(c)帶玻璃保護(hù)套管的熱敏電阻1金屬氧化物燒結(jié)體； 2鉑絲； 3玻璃； 4 杜美絲（代替鉑絲）； 5 玻璃管校驗時按以下步驟進(jìn)行：校驗時按

12、以下步驟進(jìn)行： 1）按圖）按圖4-5接線，并檢查是否正確。接線，并檢查是否正確。 2）將電阻體放在恒溫器內(nèi)，使之達(dá)到校驗點溫度并保持恒溫，然后）將電阻體放在恒溫器內(nèi)，使之達(dá)到校驗點溫度并保持恒溫，然后調(diào)節(jié)分壓器使毫安表指示約為調(diào)節(jié)分壓器使毫安表指示約為4mA（電流不可過大，以免熱電阻發(fā)熱過（電流不可過大，以免熱電阻發(fā)熱過大影響測量的準(zhǔn)確性），將切換開關(guān)切向標(biāo)準(zhǔn)電阻大影響測量的準(zhǔn)確性），將切換開關(guān)切向標(biāo)準(zhǔn)電阻RN的一邊，讀出電位的一邊，讀出電位差計示值差計示值UN ;然后立即將切換開關(guān)切向接標(biāo)準(zhǔn)電阻的一邊，讀出電位差然后立即將切換開關(guān)切向接標(biāo)準(zhǔn)電阻的一邊，讀出電位差計示值計示值 。按。按 公式求

13、出公式求出 Rt .在同一校驗點需反復(fù)測量幾在同一校驗點需反復(fù)測量幾次，計算出幾次測量的次，計算出幾次測量的 Rt 值（指同一校驗點），取其平均值與分度表比值（指同一校驗點），取其平均值與分度表比較，看其誤差是否大于允許誤差。如誤差在允許誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)為該較，看其誤差是否大于允許誤差。如誤差在允許誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)為該校驗點的校驗點的 Rt 值合格。值合格。 3）再取被測溫度范圍內(nèi)）再取被測溫度范圍內(nèi)10、50、90的溫度作校驗點重復(fù)以上校的溫度作校驗點重復(fù)以上校驗，如均合格，則此熱電阻校驗完畢驗，如均合格，則此熱電阻校驗完畢。tUttNNURRU1 0 00RR圖圖4-5 校驗熱電阻的接線校驗熱電阻的接線1加熱恒溫器；加熱恒溫器；2被校驗電阻體被校驗電阻體 ；3標(biāo)準(zhǔn)溫度計；標(biāo)準(zhǔn)溫度計；4毫安表；毫安表；5標(biāo)準(zhǔn)電阻；標(biāo)準(zhǔn)電阻；6分壓器；分壓器；7雙刀雙擲切換開關(guān)；雙刀雙擲切換開關(guān)；8電