溫度變送器的溫度測量應用知識
熱電偶_熱電阻(zǔ) 溫度(dù)變送器的(de)溫度測量應用知識 2019-05-29 溫度變送器的溫度測量應(yīng)用知識 24231

溫(wēn)度變送器的溫度測量分為兩種:熱電(diàn)阻測量和(hé)熱電偶測量。


一、熱電阻測量溫度


熱電阻(如Pt100)是利用(yòng)其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理(lǐ)製成(chéng)的將溫度量轉換成電阻量的溫度傳感(gǎn)器。


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

 

(1)二線製

如圖1,變(biàn)送器通過導線(xiàn)L1、L2給熱電阻(zǔ)施加激勵(lì)電流I,測得電勢V1、V2。

溫度變送器的溫(wēn)度測量應用知識

計算得Rt:溫度(dù)變送器的(de)溫度(dù)測量應用知識


由於連接導線的電阻RL1、RL2無(wú)法(fǎ)測得而被計入到熱電阻的電阻值中,使測量結果(guǒ)產生附加誤差。如在100℃時(shí)Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379Ω/℃,這時若(ruò)導(dǎo)線的(de)電(diàn)阻值為2Ω,則會引起的測量誤(wù)差為5.3℃。

 

(2)三線製

是實際(jì)應用中最常見的接法。如圖2,增加一根導線用以補償連接導線的(de)電阻引(yǐn)起的測量誤(wù)差。三線製(zhì)要求三根導線的材質、線徑、長度一致且(qiě)工作溫度相同,使三根導線的(de)電(diàn)阻值相同,即RL1=RL2=RL3。通過導線L1,L2給(gěi)熱電阻施加激勵電流I,測得電勢V1、V2、V3。導線L3接入高輸入阻抗電路,IL3=0。

溫度變送器的溫度測量應用知識

計算得Rt:溫(wēn)度變送器的溫度(dù)測量應用知識


由此可得三線製接法可補償連接導線的電阻引起的測量(liàng)誤差。

 

(3)四線製(zhì)

是熱電阻測溫理想(xiǎng)的接線方式。如圖3。通過導線L1、L2給熱電阻施加激勵電流(liú)I,測得電勢V3、V4。導線L3、L4接(jiē)入(rù)高輸入阻(zǔ)抗(kàng)電路,IL3=0,IL4=0,因(yīn)此V3-V4等於熱電阻兩端電壓。

溫(wēn)度變送器的溫度測(cè)量應用知識

計算得Rt:溫度(dù)變送器的溫度測量應用知識(shí)


由此可得,四線製(zhì)測量方式不受連接導線的電阻的(de)影響。

 

二、熱電偶測量溫度


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


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

溫度變送器的溫度測量應用知識

 

熱電偶的輸出熱電勢取決於(yú)熱(rè)端和(hé)冷端之間的溫度差,而在實際測量中,熱電偶冷端(duān)的溫度(dù)經常發生變化,如果(guǒ)不對這種變化(huà)進(jìn)行補償,即使熱端的(de)溫度恒定不變,冷端的溫度變化也會引起熱電(diàn)勢的變(biàn)化,使熱電勢不能真實反映(yìng)熱端的溫(wēn)度,從而引起測(cè)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,同時用溫度傳感器(如Pt100)測量冷端溫(wēn)度值T2,計算得溫(wēn)度T2時該熱電偶的熱電勢V2(冷端溫度為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(yóu)於涉及(jí)冷端補償問題,有時不正確的測量往(wǎng)往認為溫度變送器的(de)精度(dù)超差。正確測量熱電偶變送器(qì)的方法有兩種:一(yī)種為精確測量法,另一種為實用測量法。

 

(1)精確測量法

① 補償導線(xiàn)采用與測量熱電偶相對應的補償導線;

② 用mV信號發生器模(mó)擬熱電偶信號;

保持容器內為冰、水混合態,保證(zhèng)冷(lěng)端溫度為0℃。


如圖5,根據熱電偶分度表上對(duì)應的電勢值,直接由毫伏信號發生器模擬熱電偶輸出信號,測量輸出4~20mA電流信(xìn)號,計算變送器的測量精度。這種測量方法可消除測量過(guò)程(chéng)中冷端(duān)溫度變化引起的測量誤差,但補償導線本身(shēn)誤差引(yǐn)起的測量誤差(chà)還是無法消除。這種方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(zhī)識

 

(2)實用測量法

如圖6,在輸入端放置一個溫度計,測得冷端溫度值,由分度表(biǎo)查(chá)得此溫度電勢值ECJ,再根據熱電偶分度表的電(diàn)勢值EO,由mV信號(hào)發生器模擬(nǐ)輸出(EO-ECJ)值,即模擬熱電偶的輸出,測量輸出(chū)4~20mA電流信號,計(jì)算(suàn)變送器的測量精度,這種方(fāng)法還存在著環境溫度變化和溫度計測量冷端溫度誤差兩個方(fāng)麵,無法消除會帶來測量誤差(chà)。

溫度變送器(qì)的溫度測量應用知(zhī)識(shí)

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