溫度變送器的溫度測量應用知識
熱電偶_熱電阻 溫(wēn)度變送器的溫(wēn)度測量應用知(zhī)識 2019-05-29 溫度變送器的溫度測量應用知識 22088

溫度變送器的溫度測量分為兩種:熱電阻測量和熱電偶測量(liàng)。


一、熱電阻測量溫度(dù)


熱電阻(如Pt100)是利(lì)用(yòng)其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理製成的將溫度量轉換成電阻量的溫度傳感器。


溫度變送器(qì)通過給熱電阻施(shī)加一(yī)已知激勵電流測量其兩端電壓的方法得到電阻值(電壓/電流),再(zài)將電阻值轉換成(chéng)溫度值,從而實現溫度測量。熱電阻和溫度變送器之間有三種接線方式:二線製、三線(xiàn)製、四線製。

 

(1)二線製

如圖1,變送器通過導線L1、L2給熱電阻施(shī)加激勵電流I,測(cè)得電勢V1、V2。

溫度變送器的溫度測量應用知識

計算得Rt:溫度變送(sòng)器的(de)溫度測量應用知識(shí)


由於連接導線的(de)電阻RL1、RL2無法測得而被計入到熱電阻的電阻值中,使測量結果產生附加誤差。如在100℃時Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379Ω/℃,這時若導(dǎo)線的電阻值為2Ω,則會引(yǐn)起的測量誤差為5.3℃。

 

(2)三線製

是實際應用中最常見的(de)接法。如圖2,增加一根(gēn)導線用以補償連接導線的電阻引起的測量誤差。三線製要(yào)求三根導線的材質、線徑(jìng)、長度一致且工作(zuò)溫度相同,使(shǐ)三根導線的電阻值相同,即(jí)RL1=RL2=RL3。通過導(dǎo)線L1,L2給熱電阻施加(jiā)激勵(lì)電流(liú)I,測得電勢V1、V2、V3。導線(xiàn)L3接入高輸入阻抗電(diàn)路,IL3=0。

溫度變送器的溫度(dù)測量應用知識

計算得Rt:溫度變(biàn)送器的溫度測量應用知識


由此可得三線製(zhì)接法可補償連接導線的電阻引起的測量誤差。

 

(3)四線(xiàn)製

是熱電阻測(cè)溫理(lǐ)想的接線方式。如圖(tú)3。通過導線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I,測(cè)得(dé)電勢V3、V4。導線L3、L4接入高輸入阻抗(kàng)電路,IL3=0,IL4=0,因此V3-V4等於(yú)熱電阻兩端電壓(yā)。

溫度變送器(qì)的(de)溫度測量應(yīng)用知識

計算得Rt:溫度變送器的溫度測量應用知識


由此可(kě)得,四(sì)線製測量(liàng)方式不受連接導線的電阻的影響(xiǎng)。

 

二、熱電偶測量溫(wēn)度


把兩種不同材質的導體A和B焊接起來,如圖4,當連接點(熱(rè)端)的溫度和導體另一端(冷端,亦稱參比端)的溫度不同時,會在冷端產(chǎn)生熱電勢。 熱(rè)電偶(ǒu)就是利用這一現象將溫度量轉換成電勢量的溫度傳感器。


如(rú)果熱電(diàn)偶的冷端溫度保持恒定(比如為0℃),則輸出熱電勢和熱端溫(wēn)度值成一一對應關係。溫度變送器通過測量熱電偶(ǒu)輸出端的電勢差,再將電勢差轉(zhuǎn)換成溫度,從而實現溫度(dù)測量。

溫度變送器的溫度測量應(yīng)用知識

 

熱(rè)電偶的輸(shū)出熱電勢取決於熱端和冷端之(zhī)間(jiān)的溫度差,而在實際測量中,熱電偶冷端的溫(wēn)度(dù)經常發生變化,如果不對這種(zhǒng)變化進行補償,即使(shǐ)熱端的溫度(dù)恒定不變,冷端的(de)溫度變化也會引起熱電勢(shì)的變化,使熱電勢不能真實反映熱端的溫度,從而引(yǐn)起(qǐ)測量誤差。


冷端補償原理如下:測量某熱電偶熱端溫度為T1時(冷端溫度為T2)的熱電勢V1,同時用(yòng)溫度傳感(gǎn)器(如Pt100)測量冷端溫度值T2,計算得(dé)溫度T2時該熱電偶的熱電勢V2(冷端(duān)溫度為0℃),則V1+V2是該熱電偶為冷端溫度為 0℃時,熱端溫度T1時的電勢值。


由於(yú)涉及冷端補償問題,有時不正(zhèng)確的測量往往認為溫度變送器(qì)的精度超差。正確測量熱電偶(ǒu)變送器的方(fāng)法(fǎ)有兩種:一種(zhǒng)為精(jīng)確測量法,另一種為實用測量法。

 

(1)精確(què)測量法

① 補償導線采用與(yǔ)測量熱電偶相對應的補(bǔ)償導線;

② 用mV信號發生器模擬熱電偶信號;

保持容器內為冰、水混合態,保證冷端溫度為0℃。


如圖5,根據熱電偶分度表上對應的電勢值,直接由毫伏信(xìn)號發生器模擬熱電偶輸出信號,測量輸出4~20mA電流信號,計算變送器的測量精度。這種測量方法可消除測量過程(chéng)中冷端溫度變化引起的測量(liàng)誤差,但補償導線(xiàn)本身誤差引起的測量誤(wù)差還是無法消除。這種方(fāng)法一般在試驗室測量中應用。

溫度變送器的溫度測量應用知識

 

(2)實用測量法

如(rú)圖(tú)6,在輸入端放置一個溫度計,測得冷(lěng)端溫度值,由(yóu)分度表查得此溫度電勢值ECJ,再根據熱電偶分度表(biǎo)的電勢值(zhí)EO,由mV信號發生器模擬輸出(EO-ECJ)值,即模(mó)擬熱電偶的輸出,測量輸出4~20mA電流信號,計算變(biàn)送器的測量精度(dù),這(zhè)種方法還存在著環境(jìng)溫度變化和溫度計測量冷端溫(wēn)度誤差兩個方麵,無法消除(chú)會帶來測量誤差。

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