提高熱電阻在測(cè)溫系統(tǒng)中的測(cè)量精度

摘要:淺談熱電阻的測(cè)溫原理,。利用電路介紹非電量轉(zhuǎn)換為電量的交換過(guò)程，并敘述了采用熱電阻正確測(cè)量及消除或減小信號(hào)回路干擾是保證測(cè)溫精度的前提,。
       在電力系統(tǒng)中,，為保證各種類型機(jī)組、設(shè)備的安全運(yùn)行,，是我們工作的重心,，它不但關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益,更關(guān)系到人的生命安全。而在眾多監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備安全運(yùn)行的因素中,，溫度的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要,，如:電廠“的給水溫;度、汽包溫度主蒸汽溫度,、發(fā)電機(jī)定子溫度,、軸承、軸瓦,、變壓器鐵心溫度等等,，我們可以通過(guò)溫度的變化趨勢(shì)判斷設(shè)備的工作狀況，將事故消滅在萌芽狀態(tài),，減小經(jīng)濟(jì)損失,。鑒于目前電廠測(cè)溫多采用熱電阻做為感溫元件，因此如何把熱電阻測(cè)溫?zé)o誤的傳遞好,，使設(shè)備的在線溫度測(cè)量,，是電力系統(tǒng)溫度計(jì)量工作者的主要職責(zé)。
一.熱電阻的測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)及原理
       用熱電阻測(cè)量溫度的優(yōu)點(diǎn)是精度高,，穩(wěn)定性好,，且易于實(shí)現(xiàn)非電量的電量轉(zhuǎn)換，便于進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量,，多點(diǎn)切換和信號(hào)處理,。特別是近年來(lái)微型熱電阻的問(wèn)世，大大提高了熱電阻的反應(yīng)速度,，最小的微型鉑熱電阻,，可以做成2mm見(jiàn)方、0. 5mm厚的薄片,，從而為熱電阻的應(yīng)用打開(kāi)了廣闊的前途,。
       電阻溫度計(jì)是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值與本身溫度差成一定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的,，即金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻一-溫度函數(shù)關(guān)系一且確定后，就可以通過(guò)測(cè)量置于測(cè)溫對(duì)象之中并與測(cè)溫對(duì)象達(dá)到熱平衡的熱電阻的阻值而求得對(duì)象的溫度,。它一般應(yīng)用在-200 ~ 500℃.范圍內(nèi)的溫度測(cè)量,。金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻與溫度關(guān)系一般可表示為:
Rt=Rto[1+α(t-t0)]          式(1)
式中Rt一溫度為t時(shí)刻的電阻值。
R溫度為 t,。時(shí)刻的電阻值,。
α--電阻溫度系數(shù)，即溫度每升1℃時(shí)的電阻相對(duì)變化量,。
       熱電阻目前可分為: Pt100. Cu50,、BA1、BA2等分度號(hào),在使用中常用連接導(dǎo)線及電阻測(cè)量?jī)x表(顯示部分)等組成,，測(cè)溫原理如圖1所示,。

       此外，由于它輸出的是電阻變化信號(hào),，故它可以遠(yuǎn)距離顯示或傳送信號(hào),，便于集中監(jiān)控。.
二.非電量轉(zhuǎn)換為電量電路
       在各種接線方式中,，三線制在測(cè)溫系統(tǒng)中運(yùn)用較廣泛,，它是如何將非電量轉(zhuǎn)換為電量及如何消除引線隨環(huán)境溫度變化所帶來(lái)的測(cè)量誤差的呢?下面以橋式方式接人舉例說(shuō)明，橋式方式接線如圖2所示:

       給a,b兩點(diǎn)輸入--穩(wěn)定直流電壓,，不平衡電橋由錳銅電阻R1,、R2、R3,、R4和線路電阻rl.r2,、r3及測(cè)溫電阻Rto組成，其中: R1=R2; R3=R4; r1=r2=r3,Rto為零攝氏度的電阻值,，根據(jù)惠斯頓電橋原理,，即有:R1(R4+r2+Rto)=R2(R3+r1);當(dāng)Rto變化時(shí)，△U變化,即非電量→電量,，當(dāng)環(huán)境溫度變化引起rl. r2. r3變化時(shí),，將使c,d兩點(diǎn)電位同時(shí)變化(上升或下降)，即△U不變,，故線路電阻rl,、r2、r3隨環(huán)境溫度的變化將不影響測(cè)量的正確性,，從而消除引線誤差,。
三、測(cè)溫誤差的引入及解決方法
       測(cè)溫儀表是通過(guò)測(cè)溫元件的電阻值的測(cè)量來(lái)檢測(cè)溫度的，所以引線電阻值的大小,、中間連接端子的接觸電阻,、引線電阻的變化(受環(huán)境溫度的影響)及信號(hào)回路的干擾等將直接影響其測(cè)量被檢測(cè)點(diǎn)的真實(shí)溫度，因此必須采取措施來(lái)消除引線電阻及干擾等所引起的測(cè)量誤差,，從而提高測(cè)量精度,，分析如下。
1.引線電阻的補(bǔ)償方式
       熱電阻的接線方法有兩線制,、三線制,、四線制方式, 在測(cè)溫電路中兩線制因不能消除因引線電阻的變化所引起的測(cè)量誤差，通常在使用中采用三線制接法,，因三線制接法在配合電橋電路側(cè)溫時(shí),，可以減小或消除因引線電阻變化所引起的測(cè)溫誤差(. 上面分析過(guò))，四線制接法通常用于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻;用于配合電位差計(jì)測(cè)量電阻時(shí),，消除引線電阻的影響，除上面提出的線路電阻補(bǔ)償橋式外,，還有雙電源電路,、單電源電路補(bǔ)償方式，(31 故目前工作現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用較廣泛的采用三線制測(cè)溫,。
2.信號(hào)回路的干擾和抑制
       由于熱電阻測(cè)量回路有可能穿越強(qiáng)磁場(chǎng),、電纜層及其附近的電力電纜和控制電纜將對(duì)信號(hào)線感應(yīng)而產(chǎn)生干擾,主要表現(xiàn)為干擾電壓有時(shí)高達(dá)幾十伏，從而影響測(cè)量,。為了阻止干擾侵入信號(hào)回路應(yīng)從柜內(nèi)外的配線,、接地系統(tǒng)等各方面采取措施，主要方法有:
(1)對(duì)直接連接外部電纜的輸人端(信號(hào)線路上)附加一定量的濾波電容C(如圖2),不僅能夠抑制高頻干擾信號(hào),，而且能夠阻止過(guò)大的脈沖噪聲損壞電路元件,。
(2)更換屏蔽電纜，使屏蔽電纜接地(采用一點(diǎn)接地原則) ;另外敷設(shè)電纜應(yīng)分層,、分類,、相互間必須用隔板隔開(kāi)等方式。
(3)可以采用熱電阻溫度變送器就地顯示測(cè)量,，減少中間干擾環(huán)節(jié),通過(guò)遠(yuǎn)傳4 ~ 20mA電流信號(hào)集中測(cè)量顯示,。
四，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用
       在我廠投運(yùn)的SJ-40南瑞溫度巡檢裝置,，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)裝置整體死機(jī),重新上電后部分通道溫度異常(溫度波動(dòng)較大),，通過(guò)校驗(yàn)該通道數(shù)據(jù)不真實(shí)，更換板件后工作正常,，但運(yùn)行一段時(shí)間后故障重現(xiàn),。經(jīng)過(guò)前后對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)兩次都是封閉母線測(cè)溫通道損壞，通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)該熱電阻信號(hào)線上有十幾伏的干擾電壓，后檢查電纜屏蔽線,，發(fā)現(xiàn)該電纜屏蔽兩端接地,，后來(lái)改用電纜屏蔽端在盤(pán)柜一點(diǎn)接地。再次測(cè)量電壓以減小到六伏左右,，最后在熱電阻信號(hào)線一端與接地端之間并接0.1微法500伏的瓷片電容,。再通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)試，已測(cè)量不到干擾電了,。采用以上方法處理后,，通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐觀察該裝置未出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
五,、結(jié)論
       總之在測(cè)溫系統(tǒng)中,，為保證溫度儀表的可靠運(yùn)行，除對(duì)上述提出的外,，還應(yīng)對(duì)儀表本身進(jìn)行認(rèn)真檢修,、檢定;回路的連接應(yīng)緊固，無(wú)松動(dòng),，防止回路接觸電阻過(guò)大;對(duì)測(cè)溫元件,、連接線路以及切換開(kāi)關(guān)的安裝和檢修質(zhì)量也是非常重要的，不論那一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都會(huì)產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差,，影響工作人員的判斷,，甚至不能工作。