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電阻式溫度計(jì)
工作原理:
熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度或者與溫度有關(guān)的參數(shù)。
絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化,溫度越高電阻越大,即具有正的電阻溫度系數(shù)。而大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負(fù)的電阻溫度系數(shù),即溫度越高電阻越小。
組成材料要求
1、在測溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定;
2、復(fù)現(xiàn)性好;
3、電阻溫度系數(shù)大,以得到高靈敏度;
4、電阻率大,可以得到小體積元件;
5、電阻溫度特性盡可能接近線性;
6、價(jià)格低廉。
常用熱電阻原件:
常用的熱電阻元件有:鉑熱電阻、銅熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻。
鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成,具有測溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn),因此在基準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染,使鉑絲變脆,改變其電阻溫度特性,所以需用套管保護(hù)方可使用。鉑絲純度是決定溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測溫精度也越高。
銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系,電阻溫度系數(shù)也較大,且價(jià)格便宜,所以在一些測量精度要求不是很高的情況下,就常采用銅熱電阻。但其在高于100℃的氣氛中易被氧化,故多用于測量-50~150℃溫度范圍。
半導(dǎo)體熱敏電阻優(yōu)點(diǎn):負(fù)電阻溫度系數(shù)大,因此靈敏度高。電阻率大,可作成體積小而電阻值大的電阻元件,這就使之具有熱慣性小和可測量點(diǎn)溫度或動(dòng)態(tài)溫度。缺點(diǎn):同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大,非線性嚴(yán)重,元件性能不穩(wěn)定,因此互換性差、精度較低。
熱電阻連接方式:
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)和長度的因素有關(guān),因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合
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)過程控制中好用的。
四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(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,主要用于高精度的溫度檢測。
安裝要求:
對(duì)熱電阻的安裝,應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確,安全可靠及維修方便,而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。在選擇對(duì)熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換,應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置,盡量避免在閥門,彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。
2、帶有保護(hù)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(yīng)該有足夠的插入深度:
1)對(duì)于測量管道中心流體溫度的熱電阻,一般都應(yīng)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(yīng)選擇100毫米;
2)對(duì)于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(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管,其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。
3)假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1m即可。
4)當(dāng)測量原件插入深度超過1m時(shí),應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護(hù)套管。
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