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，對測量結(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，形成熱電偶的測量端（也稱工作端）。將它插入待測溫度的介質(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)生的熱電動勢。熱電阻是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體有溫度變化時本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的，熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細金屬絲均勻地繞在絕緣材料作成的骨架上或通過

3、激光濺射工藝在基片形成。當被測介質(zhì)有溫度梯度時，則所測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)測量精度選擇：對精度要求較高選擇熱電阻，對精度要求不高選擇熱電偶；根據(jù)測量范圍選擇：熱電偶所測量的一般指“點“溫，熱電阻所測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)線來引出電阻信號的方式叫二線制。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。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????????由于分母中相對于整個電路來說很小，可以忽略不計，因此三線制接法中的檢2(2)

5、rRr?流計電壓0122(4)RUERrR??????（2）對比（1）式和（2）式，我們不難發(fā)現(xiàn)在計算得到的二線制接法的中分子多了導(dǎo)線的0U電阻，因此在實際測量熱電阻的溫度時就會將導(dǎo)線的電阻計算在內(nèi)，故而對實際的結(jié)2r果造成誤差。所以在實際應(yīng)用中，三線制熱電阻比二線制更加精準，應(yīng)用也更加廣泛。三實際應(yīng)用中三線制熱電阻的故障分析（1）當DCS畫面上顯示的熱電阻溫度波動較為劇烈時，一般情況下均是接觸不良所造成的。這是因為溫度是一種變化比較緩

6、慢的量，屬于慣性環(huán)節(jié)。特別是熱容較大的被測對象。（如檢測粉倉溫度的時候，溫度基本上都不會發(fā)生劇烈的波動。）這種情況下，我們應(yīng)該到現(xiàn)場檢查熱電阻各接線端子處的端子接線是否有松動現(xiàn)象或連接導(dǎo)線有無似斷似連的現(xiàn)象。（2）若DCS畫面上顯示的熱電阻溫度為零，但是在現(xiàn)場用萬用表測A、C或者B、C間的電阻值時，發(fā)現(xiàn)阻值與實際相符。這時我們先到工程師站調(diào)出這個點的點詳細，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、問題了。（3）如果DCS畫面顯示的溫度比實際的高，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。這時候應(yīng)對電阻桿接線盒內(nèi)的接線柱和各個中間端子箱的對應(yīng)端子進行檢查并緊固。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。當溫度值顯示為無窮大時，一般情況下故障原因是由于線路開路引起。（4）如果DCS畫面顯示的溫度比實際的要低，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，與電位差計相連接，其中兩根引線與恒流源相連，讓熱電阻流過已知電流；另外兩根引線將熱電阻上的電壓降引到電位差RtIUt計的測量端，電位差計測得該電壓降，便可得到（）。其接線圖如圖13所RtRtUtI?示。由于是在電位差計平衡時讀數(shù)，電位差計不取電流，因此兩根測量引線沒有電流流過，從而完全消除了引線電阻變化對測溫的影響。四線