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技術交流
如何提高熱電阻在測溫系統中的測溫精度
發布日期:2011-04-06 15:50:33
 

:淺談熱電阻的測溫原理及介紹非電量轉換為電量的交換電路、用熱電阻正確測量及消除或減小信號回路干擾是保證測溫精度的前提。

關鍵詞:溫度 熱電阻 測溫原理 構成 轉換電路 三線制 干擾 補償方式

1       概述
    在電力系統中,保證各種類型機組的安全運行,是我們工作的重心,它不但關系到企業的經濟利益,更關系到人的生命安全.而在眾多監測電氣設備安全運行的因素中,溫度的監測顯得尤為重要, 如:發電機定子溫度、軸承、軸瓦、變壓器鐵心溫度等等, 我們可以通過溫度的變化趨勢判斷設備的工作狀況,將事故消滅在萌芽狀態,減小經濟損失. 因此如何準確的把溫度這一量值傳遞好,使機組的在線溫度測量準確,是電力系統溫度計量工作者的主要職責。

2       熱電阻的測溫原理

電阻溫度計是基于金屬導體或半導體電阻值與本身溫度差成一定函數關系的原理實現溫度測量的,即金屬導體或半導體的電阻— 溫度函數關系一旦確定后,就可以通過測量置于測溫對象之中并與測溫對象達到熱平衡的熱電阻的阻值而求得對象的溫度.它一般應用在-200℃~500℃ 范圍內的溫度測量。金屬導體或半導體的電阻與溫度關系一般可表示為:

R­­t=R­to [1+α(t-t0)]

式中  Rt----溫度為t時刻的電阻值
t­­­­­­­o----溫度為to時刻的電阻值

α----電阻溫度系數,即溫度每升高1℃時的電阻相對變化量

    熱電阻目前可分為:Pt100 、Cu50、BA1、BA2等分度號,在使用中常用連接導線及電阻則量儀表(顯示部分)等組成,框圖如下:

熱電阻

 

引線電阻補 償

 

電阻電壓變 換

 

電壓放 大

 

線性化網絡

 

 

A/D

 

顯示

 
 




此外,由于它輸出的是電阻信號,故它可以遠距離顯示或傳送信號,便于集中監控。

3       非電量轉換為電量(橋式方式接入)

在各種接線方式中,三線制在測溫系統中運用較廣泛,它是如何將非電量轉換為電量及如何消除引線隨溫度變化所帶來的測量誤差?如圖1所示:
  

給a,b兩點輸入一穩定電壓,不平衡電橋由錳銅電阻①­­­­­­­­­­­­­­­­­­:R1、R2、R3 、R4和r1、r2、r3線路電阻及測量電阻R­t­­­­­­­o 組成,其中:R1 = R2 ;R3 = R4 ;r= r2   = r3 , R­t­­­­­­­o為零攝氏度的電阻值,即:R1(R4+ r2+R­t­­­­­­­o)= R2(R3+ r1);當R­t­­­­­­­o變化時,△U變化,即非電量→電量,當環境溫度變化引起r1、r2、r3變化時,將使c,d兩點電位同時變化(上升或下降),即△U不變,故r1、r2、r3的變化將不影響測量的準確性,從而消除引線誤差。

4       初探測溫誤差的引入及解決方法

測溫儀表是通過測溫元件的電阻值的測量來檢測溫度的,所以引線電阻值的大小、引線電阻的變化(受溫度影響)及信號回路的干擾直接影響其測量精度,因此必須采取措施來消除引線電阻及干擾所引起的誤差,從而提高測量精度,下面我們就進行分析。

4.1 引線電阻的補償方式

熱電阻的接線方法有兩線制、三線制、四線制方式,兩線制不能消除因引線電阻的變化所引起的測量誤差,三線制接法在配合電橋電路(上面分析過)側溫時,可以減小或消除因引線電阻變化所引起的測溫誤差,四線制接法通常用于標準鉑電阻;用于配合電位差計測量電阻時,消除引線電阻的影響,除上面提出的線路電阻補償橋式外,還有雙電源電路、單電源電路

4.2 信號回路的干擾和抑制

由于熱電阻測量回路有可能穿越強磁場、電纜層及其附近的電力電纜和控制電纜將對信號線感應而產生干擾,主要表現為干擾電壓有時高達幾十伏,從而影響測量。為了阻止干擾侵入信號回路應從柜內外的配線、接地系統等各方面采取措施,主要方法:(1)對直接連接外部電纜的輸入端(信號線路上)附加一定量的濾波電容(如圖1),不僅能夠抑制高頻干擾信號,而且能夠阻止過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(采用一點接地原則);另外敷設電纜應分層、分類、相互間必須用隔板隔開等方式。

5       結論

總之在測溫系統中,為保證溫度儀表的準確可靠運行,除對上述提出的外,還應對儀表本身進行認真檢修、鑒定、對測溫元件、連接線路以及切換開關的安裝和檢修質量也是非常重要的,不論那一個環節出現差錯都會產生很大的測量誤差,影響工作人員的判斷,甚至不能工作。

6 參考文獻

[1] 張松春 等.電子控制設備抗干擾技術及應用.機械工業出版社,1995.
[2] 張淑玉.電廠熱力過程自動化.水利電力出版社,1993.

[3] 李謙,張少偉.電力工業部計量鑒定人員培訓考核教材.遼寧科學技術出版社,1995年

7 注釋

①.溫度系數小,電阻值基本不隨溫度變化。

②.詳細分析可參閱文獻[3]第947頁~948頁。

③.詳細分析可參閱文獻[3]第912頁~913頁。

 
 
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