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    PT100及PT1000溫度傳感器橋式電路的研究探討

    2022-6-3 9:36:42??????點擊:

      Pt100就是說它的阻值在 0度時為100 歐姆,PT100 溫度傳感器。是一種以鉑(Pt)作成的電阻式溫度傳感器,屬于正電阻系數,其電阻和溫度變化的關系式如下:R=Ro(1+αT)

    Pt100溫度傳感器的主要技術參數如下:

      測量范圍:-200℃~+850℃;允許偏差值△℃:A 級± (0.15+0.002│t│), B 級±(0.30+0.005│t│);熱響應時間<30s;最小置入深度:熱電阻的最小置入深度≥200mm;允通電流≤5mA。另外,Pt100 溫度傳感器還具有抗振動、穩定性好、準確度高、耐高壓等優點。

    PT100 溫度傳感器三根芯線的接法:

      PT100鉑電阻傳感器有三條引線,可用 A、B、C(或黑、紅、黃)來代表三根線,三根線之間有如下規律:A 與 B 或 C之間的阻值常溫下在 110 歐左右,B 與 C 之間為 0歐,B 與 C 在內部是直通的,原則上 B 與 C 沒什么區別。

    儀表上接傳感器的固定端子有三個:

      A 線接在儀表上接傳感器的一個固定的端子.B 和 C 接在儀表上的另外兩個固定端子,B 和 C 線的位置可以互換,但都得接上。如果中間接有加長線,三條導線的規格和長度要相同。

    熱電阻的3 線和 4 線接法:是采用 2 線、3 線、4 線,主要由使(選)用的二次儀表來決定。

      一般顯示儀表提供三線接法,PT100 一端出一顆線,另一端出兩顆線,都接儀表,儀表內部通過橋抵消導線電阻。一般 PLC 為四線,每端出兩顆線,兩顆接 PLC 輸出恒流源,PLC 通過另兩顆測量 PT100上的電壓,也是為了抵消導線電阻,四線精確度最高,三線也可以,兩線最低,具體用法要考慮精度要求和成本。

    PT100 溫度傳感器采用三線式接法的原因:

      PT100 溫度傳感器 0℃時電阻值為 100Ω,電阻變化率為 0.3851Ω/℃。由于其電阻值小靈敏度高,式接法可消除引線線路電阻帶來的測量誤差,原理如下:

      PT100 引出的三根導線截面積和長度均相同(即 r1=r2=r3),測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋,鉑將導線一根(r1)接到電橋的電源端,其余兩根(r2、r3)分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂電阻,電橋處于平衡狀態,引線線電阻的變化對測量結果沒有任何影響。

    電路圖:

    當R1 X(RX+r2+r3)=R2X(Rpt100+r2+r1)

    電橋平衡,U=0 。

    當Rpt100受溫變化后,電橋不平衡,U≠0 。


    PT100溫度傳感器電路圖

    PT100 原理及分度表

      電阻式溫度傳感器(RTD,Resistance Temperature Detector) -一種物質材料作成的電阻,它會隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻係數,如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負電阻系數。大部分電阻式溫度傳感器是以鉑(Pt)作成的電阻式溫度檢測器,最為穩定-耐酸堿、不會變質、相當線性...,最受工業界采用。

      PT100 溫度傳感器是一種以鉑(Pt)作成的電阻式溫度傳感器,屬于正電阻系數,其電阻和溫度變化的關系為:R=R0(1+ αT)其中α=0.00392,Ro 為 100Ω(在 0℃的電阻值),T 為攝氏溫度,因此白金作成的電阻式溫度傳感器,又稱PT100。

    熱電阻和熱電偶的區別

    電站現場使用的熱電偶一般是兩線制的,而熱電阻一般是三線制或者四線制的。

    熱電偶是一種測溫度的傳感器,與熱電阻一樣都是溫度傳感器,但是他和熱電阻的區別主要在于:

      一、信號的性質,熱電阻本身是電阻。溫度的變化,使電阻產生正的或者是負的阻值變化;而熱電偶,是產生感應電壓的變化,他隨溫度的改變而改變。

      二、兩種傳感器檢測的溫度范圍不一樣,熱阻一般檢測0-150度溫度范圍,最高測量范圍也可達600度左右(當然可以檢測負溫度). 常用的鉑熱電阻(Pt100、Pt10)、銅電阻Cu50(負50-150度)。熱電偶可檢測0-1000度的溫度范圍(甚至更高),熱電偶常用的有鉑銠——鉑(分度號S,測量范圍0-1300度)、鎳鉻——鎳硅(分度號K,測量范圍0-900度)、鎳鉻——康銅(分度號E,測量范圍0-600度)、鉑銠30——鉑銠6(分度號B,測量范圍0-1600度)。所以,前者一般用于較低溫度檢測,后者可應用于較高溫度檢測。

      三、從材料上分,熱阻是一種金屬材料,具有溫度敏感變化的金屬材料,熱電偶是雙金屬材料,即兩種不同的金屬,由于溫度的變化,在兩種不同的金屬絲的兩端產生電勢差。

      四、PLC對應的熱電阻和熱電偶的輸入模塊也是不一樣的,這句話是沒問題,但一般PLC都直接接入4~20mA信號,而熱電阻和熱電偶一般都帶有變送器才接入PLC。要是接入DCS的話就不必用變送器了!熱電阻是RTD信號,熱電歐是TC信號!

      五、PLC也有熱電阻模塊和熱電偶模塊,可直接輸入熱電阻和熱電偶信號。

      六、熱電偶有J、T、N、K、S等型號,有比電阻貴的,也有比電阻便宜的,但是算上補償導線,綜合造價熱電偶就高了。

      七、雖然都是接觸式測溫儀表,但它們的測溫范圍不同。熱電偶使用在溫度較高的環境,因它們在中,低溫區時輸出熱電勢很小(查表可以看一下),當電勢小時,對抗干擾措施和二次表和要求很高,否則測量不準,還有,在較低的溫度區域,冷端溫度的變化和環境溫度的變化所引起的相對誤差就顯得很突出,不易得到全補償。 這時在中低溫度時,一般使用熱電阻測溫范圍為200-500,甚至還可測更低的溫度(如用碳電阻可測到1K左右的低溫).現在正常使用鉑熱電阻Pt100,(也有Pt50,100和50代表熱電阻在0度時的阻值,在舊分度號中用BA1,BA2來表示,BA1在0度時阻值為46歐姆,在工業上也有用銅電阻,分度號為CU50和CU100,但測溫范圍較小,在-50-150之間.在一些特殊場合還有銦電阻,錳電阻 等)

      八、熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應,二次表是一個檢伏計或為了提高精度時使用電子電位差計。電阻是基于導體和半導體的電阻值隨溫度而變化的特性而工作的,二次表是一個不平衡電橋. 3.由熱電偶測溫原理可知,只有在其冷端溫度恒定時,被測溫度才與熱電勢成單值函數關系.在實際使用中,就用一種熱電特性與相應熱電偶特性相似的廉價的連接導線(也稱為補償導線),使熱電偶冷端引伸到溫度相對恒定的地方(最好為0度),如用銅--康銅做補償導線來引申鎳鉻---鎳硅熱電阻.因此,熱電偶到二次表延長線是兩根。 熱電阻與二次表之間是用銅導線連接的,為了減小環境變化引起的測量誤差,一般均采用三線制接法,其中有兩根導線將熱電阻串聯于相鄰的兩個橋臂上,另一根導線是引來電源.使用時要求每根導線的電阻值與調整電阻之和都保證為5歐姆(±0.01).

      不同的熱電偶需要不同的補償導線,其主要作用就是與熱電偶連接,使熱電偶的參比端遠離電源,從而使參比端溫度穩定。補償導線又分為補償型和延長型兩種,延長導線的化學成分與被補償的熱電偶相同,但是實際中,延長型的導線也并不是用和熱電偶相同材質的金屬,一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導線代替。補償導線的與熱電偶的連線一般都是很明了,熱電偶的正極連接補償導線的紅色線,而負極則連接剩下的顏色。一般的補償導線的材質大部分都采用銅鎳合金。

    工作中的現場判斷.

      1.熱電偶. 熱電偶有正負極,補償導線也有正負之分.首先保證連接,配置確.在運行中,常見的有短路,斷路,接觸不良(有萬用表可判斷)和變質(根據表面顏色來鑒別).檢查時,要使熱電偶與二次表分開.我在實踐中判斷的方法,供大家參考:用工具短接二次表上的補償線,表指示室溫(不是的話,表壞),再短接熱電偶接線端子,表批示熱電偶所在的環境溫度(不是,補償線有故障),再用萬用表mv檔大體估量熱電偶的熱電勢(如正常,請檢查工藝). 

      2.熱電阻.不外乎短路,和斷路.用萬用表可判斷.在運行中.懷疑短路,只要將電阻端拆下一個線頭,看顯示儀表,如到最大,熱電阻短路.回零,導線短路.保證正常連接和配置時,表值顯示低或不穩,保護管可能性進水了.顯示最大,熱電阻斷路.顯示最小,短路。一般來說,溫度在300度以下的用熱電阻,300度以上的用熱電偶。

      隨著溫度的變化,熱電阻的阻值會發生變化,熱電偶的熱電勢會發生變化。熱電阻目前都采用銅熱電阻和鉑熱電阻,根據0度時熱電阻值的不同又分為不同的分度號,如PT100,PT1000,CU50等,以PT100為例,PT代表鉑,100代表0度時熱電阻的阻值是100歐姆。 熱電偶目前大體上有K,B,S等分度號,分別代表不同的材質,以用于不同的溫度范圍。例如:K型為鎳鉻-鎳硅材材,一般測量0-800度,B型為鉑銠30-鉑銠6,一般測量800-1600度。


    隔爆熱電偶,SBWZ-44SI,SBWZ-2484,SBWZ-44SI,SBWR-4284,SBWR-440I,SBWR-2284,SBWR-440I,SBWR-4184,SBWR-440I,SBWR-2184/440I,SBWR-4281/240KI,SBWZ4484WRER-01,WRNK-841n*D,WZPN-631,WZPN-231,WZPN2-431,WRN-230,WZP-120BWRN2-240A,WZPM-201B,WZCM-201,WRN-240A,WZC-220B,WZPK2-106SA,WREK-841n*D,WRNK-842n*D,WRNK-131,WRNK-231D爐管刀刃熱電偶,WRNR-12、WRNR-13、WRNR-14、WRNR-15,WRNB-140、WRNB-140G,WZP-240、WZP-440、WZP-241,WRN-621,WZP-2420C,WZP2-44SA,WZPK2-265SA,WZPK-135S,WRE-001,WZP2-631,WRE-002,WRE-740,WRN-440A,WRE2-240A,WRE-240A,WRN-230-F,JB/T5583-91,WREK2-240,WRNK2-240,WRNK-240,WRN2-440A,WRN-440A,WRE2-640,WRE-640,WRN2-640,WRN-640A,SBWR-4181/240D,SBWR-2180/440i隔爆本安型帶熱電偶電阻,SBWR-4270/440D,WZP2-892室內用雙支鉑熱電阻,WREK-440,WRE2-740,WRN2-740,WRN2-440A,WRNK-240,WREK2-240,WRNK-841n*i,WRNK-842n*i,WRE-240A,WREK-841n*I,WREK-842n*i,WRN2-240A,WREK2-440,WRN-640,WRN2-640,WRN-740,WRE-440A,WRNK-440,WRE-640,WRE2-640,WREK-842n*D,WZP-64SB,SBWR4280/8413KD,XMTA-100,
     熱電阻:
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    化工專用熱電偶WREM-102A, WRNM-201A, WRNM-203A WRNN-436, WRNN2-436, WRN-420B, WRN-430B, WRN2-420B, WRN2-430B, WRE-420B, WRE-430B, WRE2-420B, WRE2-430B, WRN-420C, WRN-430C, WRN2-420C, WRN2-430C, WRE-420C, WRE-430C, WRE2-420C,. WRE2-430C, WRN-420D, WRN-430D, WRN2-420D, WRN2-430D, WRE-420D, WRE-430D, WRE2-420D, 可動式熱電偶WRE2-430D, WZP-420B, WZP-421B, WZP-430B, WZP-431B, WZP2-420B, WZP2-421B, WZP2-430B, WZP2-431B, WZC-420B, WZC-430B, WZP-420C, WZP-421C, WZP-430C, WZP-431C, WZP2-420C, WZP2-421C, WZP2-430C, WZP2-431C, WZC-420C, WZC-430C, WZP-420D, WZP-421D, WZP-430D, WZP-431D, WZP2-420D, .WZP2-421D, WZP2-430D, WZP2-431D, WZC-420D, WZC-430D.WRR-433Q, WRNR-93UC, WRER-93UC, WRNR2-93UC, WRER2-93UC, WRNT-001, WRNT2-001, 耐腐、耐磨熱電偶WRET-001, WRET2-001, WRNR-01, WRER-01, WRNR2-01, WRER2-01, WRNR-12, WRER-12, WRNR2-12, WRER2-12, WRNR-13, WRER-13, WRNR2-13. WRER2-13. WRNR-14, WRER-14, WRNR2-14, WRER2-14, WRNR-15, WRER-15, WRNR2-15, WRER2-15, WRN-15A,. WRER-15A, WRNR2-15A, WRER2-15A, WRNT-31, WRET-31, WRNT2-31, WRET2-31, 套管式熱電偶WRNK-841n﹡D, WRNK-842n﹡D, WREK-841n﹡D. WREK-842n﹡D, WRNK-841n﹡I, WRNK-842n﹡I, WREK-841n﹡I. WREK-842n﹡I, WREK-842n﹡I, WRN-240A, WRN2-240A, WRE-240A, WRE2-240A, WRN-640A,RN2-640A,WRE-640A,WRE2-640A, .WRN-440A,RN2-440A, WRE-440A,RE2-440A, WRNK-240, WRNK2-240, WREK-240, WREK2-240, WRNK-440, WRNK2-440, WREK-440, WREK2-440, WRN-74O,WRN2-74O, WRN-74O, WRN2-74O, WRNR-15, WRNR2-15, WRNR-15A, WRNR2-15A, WRER-15, WRER2-15, WRER-15A, WRER215A, WRN-624, WRN-625, WRE-624, WRE-625, WRNR-12, WRER-12, WRNR2-12, .WRER2-12, WRNR-13, WRNR2-13, WRER-13, WRER2-13,WRNR-14, WRNR2-14, WRER14, WRER2-14, WRN-631, WRN2-631, WRNR-01, WRER-01, WRNR2-01, WRER2-01, WRN-130, WRN2-130, WRN-230, WRN2-230, WRN-330, WRN2-330, WRN2-430, WRN-430, WRE-130, WRE2-130, 熱電偶 WRE-230, WRE2-230, WRE-330, WRE2-330, WRE-430, WRE2-430, WREK-1313, WREK-1314, WREK-1315, WREK-1316, WREK-1323,. 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