工作原理
熱電阻是工業上最常用的溫度檢測元件之一。其優點是:
①測量精度高。因熱電阻直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響。
②測量範圍廣。常用的熱電阻從-50~+1600℃均可邊續測量,某些特殊熱電阻最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800℃(如鎢-錸)。
③構造簡單,使用方便。熱電阻通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。
1.熱電阻測溫基本原理
將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合迴路,如圖2-1-1所
示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在
迴路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電阻就是利用這一效應來工
作的。
2.熱電阻的種類及結構形成
(1)熱電阻的種類
常用熱電阻可分為標準熱電阻和非標準熱電阻兩大類。所調用標準熱電阻是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關係、允許誤差、並有統一的標準分度表的熱電阻,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電阻在使用範圍或數量級上均不及標準化熱電阻,一般也沒有統一的分度表,主要用於某些特殊場合的測量。
標準化熱電阻我國從1988年1月1日起,熱電阻和熱電阻全部按IEC國際標準生產,並指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電阻為我國統一設計型熱電阻。
(2)熱電阻的結構形式為了保證熱電阻可靠、穩定地工作,對它的結構要求如下:
①組成熱電阻的兩個熱電極的焊接必須牢固;
②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路;
③補償導線與熱電阻自由端的連線要方便可靠;
④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。
3.熱電阻冷端的溫度補償
由於熱電阻的材料一般都比較貴重(特別是採用貴金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節省熱電阻材料,降低成本,通常採用補償導線把熱電阻的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控制室內,連線到儀表端子上。必須指出,熱電阻補償導線的作用只起延伸熱電極,使熱電阻的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身並不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需採用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。
在使用熱電阻補償導線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導線與熱電阻連線端的溫度不能超過100℃。
熱電阻是利用物質在溫度變化時,其電阻也隨著發生變化的特徵來測量溫度的。當阻值變化時,工作儀表便顯示出阻值所對應的溫度值。
主要技術參數
產品執行標準
IEC584
IEC1515
GB/T16839-1997
JB/T5582-91
常溫絕緣電阻
電極與外套管之間的絕緣電阻>100MΩ。
特點
·壓簧式感溫元件,抗振性能好;
·測溫精度高;
·機械強度高,耐壓性能好;
·進口薄膜電阻元件,性能可靠穩定。
安裝要求
對熱電阻的安裝,應注意有利於測溫準確,安全可考及維修方便,而且不影響設備運行和生產操作.要滿足以上要求,在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點:
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換,應合理選擇測點位置,儘量避免在閥門,彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻.
2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測量誤差,熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度:
(1)對於測量管道中心流體溫度的熱電阻,一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝).如被測流體的管道直徑是200毫米,那熱電阻插入深度應選擇100毫米;
(2)對於高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度),為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂,可採取保護管淺插方式或採用熱套式熱電阻.淺插式的熱電阻保護套管,其插入主蒸汽管道的深度應不小於75mm;熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm;
(3)假如需要測量是煙道內煙氣的溫度,儘管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1 m即可.
(4)當測量原件插入深度超過1m時,應儘可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管.
系統組成
(1)工業熱電阻的結構,它主要由感溫元件,內引線,保護管,接線座,接線柱和接線盒等部分組成。必須注意以下兩點:
①熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致
②為了消除連線導線電阻變化的影響,必須採用三線制接法。具體內容參見本篇第三章。
(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、不鏽鋼套管組合而成的堅實體,它的外徑一般為φ1~φ8mm,最小可達φmm。 與普通型熱電阻相比,它有下列優點:
①體積小,內部無空氣隙,熱慣性上,測量滯後小;
②機械性能好、耐振,抗衝擊;
③能彎曲,便於安裝
④使用壽命長。
(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端面的實際溫度,適用於測量軸瓦和其他機件的端面溫度。
(4)隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒,把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影 電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值,為此更換新的電阻體為好,若採用焊接修理,焊後要校驗合格後才能使用。
準確測量
工業熱電阻因其結構結實、耐用,符合於工業環境的要求而不同於精密型標準溫度計,又因其測溫準確度高於工業用熱電偶,所以在工業中得到廣泛的套用。目前對於工業鉑電阻溫度計的檢定是按照JJG229-98《工業鉑、銅熱電阻》開展進行的0℃和100℃的電阻值和溫度係數滿足規程的要求後,則判定該鉑電阻溫度計合格。使用統一鉑電阻分度表進行溫度測量,而不必針對不同的工業鉑電阻溫度計在每個溫度點上進行複雜的計算 。