熱電阻溫度計(jì)在使用中影響精度的事項(xiàng)

摘要:熱電阻溫度計(jì)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被大量使用,在使用過(guò)程中如果方法不正確或有的事項(xiàng)沒(méi)有注意到,都會(huì)給測(cè)量溫度帶來(lái)誤差,影響產(chǎn)品的質(zhì)量。本文論述了一些影響熱電阻溫度計(jì)精度的一些因素及解決方法供大家參考。
　　熱電阻溫度計(jì)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被大量使用,盡管電阻溫度計(jì)是一種精度很高測(cè)溫誤差很小的溫度計(jì),然而，如果使用不當(dāng),將會(huì)引起很大的測(cè)量誤差,所以使用時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。
1應(yīng)力與振動(dòng)
　　大量實(shí)踐表明，繞線型熱電阻受到振動(dòng)沖擊或其他形式的加速時(shí),會(huì)導(dǎo)致繞在骨架上的感溫元件變形彎曲而產(chǎn)生應(yīng)力,從而改變其溫度-電阻特性。通常對(duì)用于0℃以上的熱電阻所產(chǎn)生的應(yīng)力,將使其阻值增加.w值減小。對(duì)用于0℃以下的熱電阻所產(chǎn)生的應(yīng)力,將使其w值增加.
2氧化的影響
　　熱電阻如果多次長(zhǎng)時(shí)間的在高溫中使用,將會(huì)引起鉑絲的氧化現(xiàn)象。如果在450℃使其快速冷卻,便能減少其氧化效應(yīng)。盡管鉑絲存在著上述氧化效應(yīng),但是,只要鉑電阻溫度計(jì)的Rt與R0對(duì)應(yīng)于同一氧化狀態(tài),運(yùn)用w(t)表示其熱電特性時(shí),也不會(huì)對(duì)正確測(cè)溫造成很大的影響。當(dāng)鉑絲溫度保持在600℃~650℃范圍時(shí),其表面的氧化膜會(huì)迅速分解。
3磁阻效應(yīng)
　　由電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理可知,其導(dǎo)電機(jī)理與感溫元件內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)感溫元件周圍存在磁場(chǎng)時(shí),必將改變其內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),引起阻值的變化，因此使用時(shí)必須遠(yuǎn)離磁場(chǎng)。
4自熱的影響
　　一般情況下，對(duì)熱電阻溫度計(jì)的工作電流都有規(guī)定,但是在實(shí)際測(cè)溫中,有時(shí)會(huì)提高工作電流來(lái)增加熱電阻的靈敏度。這時(shí),就應(yīng)該計(jì)算出熱電阻的自熱誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。對(duì)于工業(yè)鉑熱電阻引起的自熱,可用下式計(jì)算:
△t=kI²R
 
5壓力影響
　　用電阻溫度計(jì)測(cè)量高壓容器中的溫度時(shí),會(huì)引起一定的附加誤差。這是由于大多數(shù)金屬在高壓下,原子在其晶格中的正常位置振動(dòng)時(shí)的振幅將減小，因而會(huì)增大電子的自由程,造成原子發(fā)散的橫截面減小，從而導(dǎo)致電阻值減小，指示的溫度偏低。對(duì)此,可用下述經(jīng)驗(yàn)公式估算:
△t=(1.65×10^-5T+0.5×10^-8T²)p
　　式中T=t+273.15(K),t為溫度計(jì)指示的溫度;p為容器壓力(MPa)。運(yùn)用上式可以估算出,當(dāng)t為500℃,p為20MPa時(shí),△t為0.30℃;若t仍為500℃,p為40MPa時(shí),則△t為0.60℃.由此可見,在高溫情況下用電阻溫度計(jì)作為精度高測(cè)量時(shí),必須考慮由壓力產(chǎn)生的誤差。
6實(shí)際電阻值與Ro偏離的影響
　　在制造熱電阻的過(guò)程中,由于受工藝和環(huán)境的影響,每個(gè)生產(chǎn)出來(lái)的熱電阻在0℃時(shí)的實(shí)際電阻值R0,與分度表規(guī)定的標(biāo)稱值之間存在一定的差值△R0。在熱電阻制造成后,這種誤差就基本已經(jīng)固定,是系統(tǒng)誤差。經(jīng)檢定后可以采用修正或補(bǔ)償?shù)姆椒右韵驕p小。有的熱電阻雖然能滿足標(biāo)稱電阻值Ro的要求,但因材質(zhì)、制造工藝和熱電阻的結(jié)構(gòu)不同,使得同一分度號(hào)的熱電阻.的電阻值,與分度表上的電阻值偏離,因而存在誤差,在不同的溫度區(qū)間有不同的誤差值,在通常情況下難以消除,在這種情況下可以通過(guò)單支分度和校驗(yàn)的方法減少誤差。
7熱電勢(shì)的影響
　　工業(yè)熱電阻的感溫元件必須經(jīng)過(guò)內(nèi)引線和外引線才能與測(cè)量?jī)x表連接。如圖1所示,在感溫元件與內(nèi)引線以及外引線之間形成了a、b、c、d、e、f六個(gè)熱接點(diǎn)。e、f兩個(gè)熱接點(diǎn)由于靠近熱電阻且處于同一位置,所以兩點(diǎn)的溫度近似相同，不會(huì)產(chǎn)生較大的熱電勢(shì)。對(duì)工業(yè)鉑熱電阻,如果四條內(nèi)引線也采用鉑絲,就可以從結(jié)構(gòu)上消除e、f熱接點(diǎn),但造價(jià)較高。如果工業(yè)熱電阻與電測(cè)儀表連接的內(nèi)外引線均為銅線,就消除a、b、c、d四個(gè)熱接點(diǎn)。即使有較大的溫差,也不會(huì)產(chǎn)生較大的熱電勢(shì)。但銅引線易氧化，尤其在高于200℃的環(huán)境溫度下要有防止氧化的措施。
 
8遲滯的影響
　　工業(yè)熱電阻插入介質(zhì)中后,均需經(jīng)一定時(shí)間才能與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡。遲滯時(shí)間的長(zhǎng)短與工業(yè)熱電阻本身性質(zhì)和被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),由于工業(yè)熱電阻比熱電偶直徑大，遲滯時(shí)間也比熱電偶長(zhǎng),所以使用時(shí)一定要給予充分的時(shí)間進(jìn)行熱交換,當(dāng)工業(yè)熱電阻與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡后,方可進(jìn)行測(cè)量,否則會(huì)引入誤差。尤其在動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)要注意這方面的影響。
9絕緣不良的影響
　　工業(yè)熱電阻的生產(chǎn)工藝已經(jīng)從骨架內(nèi)引線保護(hù)管等方面考慮了絕緣的問(wèn)題,但是使用過(guò)程中如果外引線絕緣不良同樣會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差,尤其是工業(yè)熱電阻的外引線較長(zhǎng),有的在室外或以電纜的形式埋在地下,一旦破損和受潮,同樣會(huì)造成絕緣不良,產(chǎn)生測(cè)量誤差。所以安裝時(shí)必須要密封做足，以防止受潮。
10引線電阻的影響
　　對(duì)于工業(yè)熱電阻的引線,一般采用二線制和三線制。為消除引線電阻影響，可在測(cè)量電阻時(shí)，通過(guò)電流換向開關(guān),改變引線和感溫元件接頭的熱電動(dòng)勢(shì)方向,以消除附加熱電動(dòng)勢(shì)。
　　為減少引出線對(duì)測(cè)溫的影響,工業(yè)鉑電阻引出線的電阻值應(yīng)小于感溫元件在0℃時(shí)名義電阻R0的千分之一。工業(yè)銅熱電阻引線電阻值應(yīng)小于R0的千分之二。通常,鉑熱電阻引線采用純度為99.9%以上的銀絲。當(dāng)引出線溫度發(fā)生變化時(shí),引起的誤差△t可用下式計(jì)算:
 
11連接導(dǎo)線的影響
　　工業(yè)熱電阻是通過(guò)測(cè)量電阻變化來(lái)確定溫度的,但在測(cè)量回路中有許多接線端子,如果接觸不好，這些接觸電阻將直接產(chǎn)生誤差。以100Ω工業(yè)熱電阻為例,如有0.04Ω的接觸電阻將產(chǎn)生0.1%的誤差。所以工業(yè)熱電阻的接線端子,，通常鍍鎳和鉻,并且接線端要充分夾緊。
　　本文對(duì)熱電阻溫度計(jì)在使用過(guò)程中,影響其精度的事項(xiàng)以及解決方法進(jìn)行了探討，以供參考希望引起注意。