热电阻作为测温装置的传感部件,分为金属热电阻和半导体热电阻,我厂应用的是Pt100金属热电阻,因为它具有如下特性:
(1) 电阻温度系数大,即灵敏度高;
(2) 物理化学性质稳定,抗氧化性好,测量精度高,能长时间适应较恶劣的测温环境;
(3) 电阻率大,电阻体积小,从而使得测温的热惯性小;
(4) 在〈250℃时,电阻—温度关系近于线性关系;
热电阻元件结构一般由电阻体、引线、绝缘子或绝缘胶管、保护套管及接线盒组成,电阻体是用热电阻丝绕制在绝缘骨架上制成的,为消除绕制电感,通常采用双线并绕,这样,当线圈中通过变化的电流时,由于并绕的两导线电流方向相反,磁通互相抵消,消除了电感。引线的作用是将热电阻体线端引至接线盒,以便与外部导线和DCS通道连接,引线的线径较粗,一般为1mm左右,以减小附加测量误差,材料一般为银,接法采用三线制。绝缘子或绝缘胶管套在引线上,以防止引线之间及引线与保护套管之间短路。
热电阻元件安装方式大都采用嵌入式,即将电阻体安放在由制造厂专门设置的测孔内,使用后感觉其测量的动态反应较好。
热电阻测量原理:热电阻测量装置是基于金属导体或半导体电阻值与本身温度呈一定函数关系的原理实现温度测量的。金属导体电阻与温度的关系一般可表示为:
R(t)=R(t0)【1+α(t-t0)】
式中 R(t)——温度为t时的电阻值;
R(t0)——温度为t0时的电阻值;
α——电阻温度系数,即温度每升高1℃时的电阻相对变化量。
由于一般金属材料的电阻与温度关系并非线性,故α值将随温度变化,并非常数。
测量回路
当今与DCS配套使用的热电阻元件绝大多数采用三线制,因为三线制接法可以减小或消除因引线电阻变化所引起的测量误差。DCS通道的测量回路也相应地采用电桥法
电桥的对臂电阻各为Rt、R1和R2、R3,则在电桥平衡时电阻间的关系为Rt= R2? R3/ R1。通道整定的测温范围为0~200℃,对应的Rt为100~175.86Ω,R1、R2、R3的阻值经计算配对后,使整个测量回路的输出电流经取样电阻后其两端电压值对应为1~5V。然后该电压信号送隔离器隔离后,再送I/O卡件,在I/O卡件中进行模/数转换最后送控制器卡件进行运算和控制。