1.1溫度測量儀表
溫度是表征物體冷熱程度的參數(shù),它不能象質(zhì)量,長度那樣用直接比較的方法來獲得量值,我們只能用物質(zhì)的與溫度有關(guān)的其它物理性質(zhì)來測量它,如物體的體積,密度,粘度,硬度,電導(dǎo)率等。
1.1.1熱電阻溫度儀表
熱電阻溫度計(jì)的原理是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化這一特性。熱電阻溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有:測量精度高,復(fù)現(xiàn)性好;有較大的測量范圍,尤其是在低溫方面;易于使用在自動(dòng)測量中,也便于遠(yuǎn)距離測量。同樣,熱電阻也有缺陷,在高溫(大于850℃)測量中準(zhǔn)確性不好;易于氧化和不耐腐蝕。
熱電阻與溫度的關(guān)系,可以用一個(gè)二次方程描述:
:電阻率,Ω·㎝t:溫度,℃
a,b,c:常量(由試驗(yàn)確定),單位分別為Ω·㎝,Ω·㎝·℃-1,Ω·㎝·℃-2
目前,用于熱電阻的材料主要有鉑、銅、鎳等,采用這些材料主要是它們在常用溫度段的溫度與電阻的比值是線性關(guān)系,我們這里主要介紹鉑電阻溫度計(jì)。
鉑是一種貴金屬,它的物理化學(xué)性能很穩(wěn)定,尤其是耐氧化能力很強(qiáng),它易于提純,有良好的工藝性,可以制成極細(xì)的鉑絲,與銅,鎳等金屬相比,有較高的電阻率,復(fù)現(xiàn)性高,是一種比較理想的熱電阻材料,缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)較小,在還原介質(zhì)中工作易變脆,價(jià)格也較貴。鉑的純度通常用百度電阻比來表示:
W(100)=R100/R0
R100:100℃時(shí)的電阻值R0:0℃時(shí)的電阻值
根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn),采用W(100)=1.3850初始電阻值為R0=100Ω(R0=10Ω)的鉑電阻為工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻,R0=10Ω的鉑電阻溫度計(jì)的阻絲較粗,主要應(yīng)用于測量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程為一分段方程:
Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3] t在-200~0℃
Rt=R0(1+At+Bt2) t在0~850℃
解此方程,則可根據(jù)電阻值知道溫度值,但實(shí)際工作中,我們可以查熱電阻分度表來根據(jù)電阻值確定溫度值。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,鉑熱電阻分為A級(jí)和B級(jí),A級(jí)測溫允許誤差±(0.15℃+0.002|t|), B級(jí)測溫允許誤差±(0.3℃+0.005|t|)
現(xiàn)場使用的熱電阻一般都是鎧裝熱電阻,它是由熱電阻體、絕緣材料、保護(hù)管組成,熱電阻體和保護(hù)管焊接一起,中間填充絕緣材料,這樣能夠很好的保護(hù)熱電阻體,耐沖擊,耐震,耐腐蝕。如右圖1所示。
鉑熱電阻有兩線制,三線制,四線制幾種,兩線制在測量中誤差較大,已不使用,現(xiàn)在工業(yè)用一般是三線制的,實(shí)驗(yàn)室用一般為四線制。這里主要介紹下三線制鉑熱電阻的接線。如下圖2所示,三線制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端,從而實(shí)現(xiàn)電阻引出a,b,c三個(gè)接線端子,這樣,由b導(dǎo)線引入的測量導(dǎo)線本身的電阻,可以由c導(dǎo)線來補(bǔ)償,使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。在秦山二期使用的三線制鉑熱電阻,在二次儀表中,均有可變阻值的電橋,根據(jù)所配合的鉑熱電阻的量程不同,可以對(duì)二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進(jìn)行微調(diào),能進(jìn)行更精確的測量。