三線制熱電阻傳感器的故障分析

1、三線制熱電阻傳感器的故障分析摘要：熱電阻傳感器是一種穩(wěn)定性好、精度高、測(cè)量范圍大的溫度傳感器，因而被廣泛應(yīng)用。但是熱電阻傳感器的連接導(dǎo)線電阻隨溫度的變化而變化，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不容忽視。為了消除導(dǎo)線電阻的影響，熱電阻測(cè)溫常采用不平衡電橋式三線制接法，從而使溫度誤差得到了補(bǔ)償。關(guān)鍵詞：熱電阻、平衡電橋、三線制一、熱電阻與熱電偶的區(qū)別1.熱電阻和熱電偶的工作原理熱電偶工作原理是基于賽貝克效應(yīng)即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度

2、不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。它由兩根不同導(dǎo)線（熱電極）組成，它們的一端是互相焊接的，形成熱電偶的測(cè)量端（也稱工作端）。將它插入待測(cè)溫度的介質(zhì)中；而熱電偶的另一端（參比端或自由端）則與顯示儀表相連。如果熱電偶的測(cè)量端與參比端存在溫度差，則顯示儀表將指出熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。熱電阻是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體有溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的，熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)金屬絲均勻地繞在絕緣材料作成的骨架上或通過(guò)

3、激光濺射工藝在基片形成。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)有溫度梯度時(shí)，則所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層的平均溫度。2.如何選擇熱電偶和熱電阻根據(jù)測(cè)溫范圍選擇：500℃以上一般選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻；根據(jù)測(cè)量精度選擇：對(duì)精度要求較高選擇熱電阻，對(duì)精度要求不高選擇熱電偶；根據(jù)測(cè)量范圍選擇：熱電偶所測(cè)量的一般指“點(diǎn)“溫，熱電阻所測(cè)量的一般指空間平均溫度。二熱電阻的二線制原理和三線制原理的區(qū)別1.1.熱電阻的二線制原理熱電阻的二線制原理在熱電

4、阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制。這種引線方法很簡(jiǎn)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(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。圖1111熱電阻二線制接法熱電阻二線制接法[(22)(22)](22)(22)RRRrRrERrRRr??????????242(4)2(2)RRERRrRrRr????????由于分母中相對(duì)于整個(gè)電路來(lái)說(shuō)很小，可以忽略不計(jì)，因此三線制接法中的檢2(2)

5、rRr?流計(jì)電壓0122(4)RUERrR??????（2）對(duì)比（1）式和（2）式，我們不難發(fā)現(xiàn)在計(jì)算得到的二線制接法的中分子多了導(dǎo)線的0U電阻，因此在實(shí)際測(cè)量熱電阻的溫度時(shí)就會(huì)將導(dǎo)線的電阻計(jì)算在內(nèi)，故而對(duì)實(shí)際的結(jié)2r果造成誤差。所以在實(shí)際應(yīng)用中，三線制熱電阻比二線制更加精準(zhǔn)，應(yīng)用也更加廣泛。三實(shí)際應(yīng)用中三線制熱電阻的故障分析（1）當(dāng)DCS畫(huà)面上顯示的熱電阻溫度波動(dòng)較為劇烈時(shí)，一般情況下均是接觸不良所造成的。這是因?yàn)闇囟仁且环N變化比較緩

6、慢的量，屬于慣性環(huán)節(jié)。特別是熱容較大的被測(cè)對(duì)象。（如檢測(cè)粉倉(cāng)溫度的時(shí)候，溫度基本上都不會(huì)發(fā)生劇烈的波動(dòng)。）這種情況下，我們應(yīng)該到現(xiàn)場(chǎng)檢查熱電阻各接線端子處的端子接線是否有松動(dòng)現(xiàn)象或連接導(dǎo)線有無(wú)似斷似連的現(xiàn)象。（2）若DCS畫(huà)面上顯示的熱電阻溫度為零，但是在現(xiàn)場(chǎng)用萬(wàn)用表測(cè)A、C或者B、C間的電阻值時(shí)，發(fā)現(xiàn)阻值與實(shí)際相符。這時(shí)我們先到工程師站調(diào)出這個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)詳細(xì)，找出熱電阻連接的模塊的位置，然后看看該模塊的接線情況，如果一切正常，那就是電纜的

7、問(wèn)題了。（3）如果DCS畫(huà)面顯示的溫度比實(shí)際的高，則可能由于接線端子接觸不良或接線松脫、這段造成電阻增大所至。這時(shí)候應(yīng)對(duì)電阻桿接線盒內(nèi)的接線柱和各個(gè)中間端子箱的對(duì)應(yīng)端子進(jìn)行檢查并緊固。另外也有可能由于端子與導(dǎo)線間有氧化層使得電阻增大所引起，這種情況可使用砂紙或其他工具將氧化層去除即可。當(dāng)溫度值顯示為無(wú)窮大時(shí)，一般情況下故障原因是由于線路開(kāi)路引起。（4）如果DCS畫(huà)面顯示的溫度比實(shí)際的要低，則線路中可能有短路現(xiàn)象或者是三線制的C線電阻增大

8、所引起。四、提高熱電阻測(cè)溫精度的方法1、熱電阻的四線制接法、熱電阻的四線制接法在熱電阻體的電阻絲兩端各連入兩根引出線，與電位差計(jì)相連接，其中兩根引線與恒流源相連，讓熱電阻流過(guò)已知電流；另外兩根引線將熱電阻上的電壓降引到電位差RtIUt計(jì)的測(cè)量端，電位差計(jì)測(cè)得該電壓降，便可得到（）。其接線圖如圖13所RtRtUtI?示。由于是在電位差計(jì)平衡時(shí)讀數(shù)，電位差計(jì)不取電流，因此兩根測(cè)量引線沒(méi)有電流流過(guò)，從而完全消除了引線電阻變化對(duì)測(cè)溫的影響。四線