熱電阻溫度計在使用中影響精度的事項

摘要:熱電阻溫度計在現代工業生產中被大量使用,在使用過程中如果方法不正確或有的事項沒有注意到,都會給測量溫度帶來誤差,影響產品的質量。本文論述了一些影響熱電阻溫度計精度的一些因素及解決方法供大家參考。
　　熱電阻溫度計在現代工業生產中被大量使用,盡管電阻溫度計是一種精度很高測溫誤差很小的溫度計,然而，如果使用不當,將會引起很大的測量誤差,所以使用時應該注意以下幾個方面的問題。
1應力與振動
　　大量實踐表明，繞線型熱電阻受到振動沖擊或其他形式的加速時,會導致繞在骨架上的感溫元件變形彎曲而產生應力,從而改變其溫度-電阻特性。通常對用于0℃以上的熱電阻所產生的應力,將使其阻值增加.w值減小。對用于0℃以下的熱電阻所產生的應力,將使其w值增加.
2氧化的影響
　　熱電阻如果多次長時間的在高溫中使用,將會引起鉑絲的氧化現象。如果在450℃使其快速冷卻,便能減少其氧化效應。盡管鉑絲存在著上述氧化效應,但是,只要鉑電阻溫度計的Rt與R0對應于同一氧化狀態,運用w(t)表示其熱電特性時,也不會對正確測溫造成很大的影響。當鉑絲溫度保持在600℃~650℃范圍時,其表面的氧化膜會迅速分解。
3磁阻效應
　　由電阻溫度計的測溫原理可知,其導電機理與感溫元件內電子運動狀態有關。當感溫元件周圍存在磁場時,必將改變其內部電子的運動狀態,引起阻值的變化，因此使用時必須遠離磁場。
4自熱的影響
　　一般情況下，對熱電阻溫度計的工作電流都有規定,但是在實際測溫中,有時會提高工作電流來增加熱電阻的靈敏度。這時,就應該計算出熱電阻的自熱誤差對測量結果產生的影響。對于工業鉑熱電阻引起的自熱,可用下式計算:
△t=kI²R
 
5壓力影響
　　用電阻溫度計測量高壓容器中的溫度時,會引起一定的附加誤差。這是由于大多數金屬在高壓下,原子在其晶格中的正常位置振動時的振幅將減小，因而會增大電子的自由程,造成原子發散的橫截面減小，從而導致電阻值減小，指示的溫度偏低。對此,可用下述經驗公式估算:
△t=(1.65×10^-5T+0.5×10^-8T²)p
　　式中T=t+273.15(K),t為溫度計指示的溫度;p為容器壓力(MPa)。運用上式可以估算出,當t為500℃,p為20MPa時,△t為0.30℃;若t仍為500℃,p為40MPa時,則△t為0.60℃.由此可見,在高溫情況下用電阻溫度計作為精度高測量時,必須考慮由壓力產生的誤差。
6實際電阻值與Ro偏離的影響
　　在制造熱電阻的過程中,由于受工藝和環境的影響,每個生產出來的熱電阻在0℃時的實際電阻值R0,與分度表規定的標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固定,是系統誤差。經檢定后可以采用修正或補償的方法加以消除或減小。有的熱電阻雖然能滿足標稱電阻值Ro的要求,但因材質、制造工藝和熱電阻的結構不同,使得同一分度號的熱電阻.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單支分度和校驗的方法減少誤差。
7熱電勢的影響
　　工業熱電阻的感溫元件必須經過內引線和外引線才能與測量儀表連接。如圖1所示,在感溫元件與內引線以及外引線之間形成了a、b、c、d、e、f六個熱接點。e、f兩個熱接點由于靠近熱電阻且處于同一位置,所以兩點的溫度近似相同，不會產生較大的熱電勢。對工業鉑熱電阻,如果四條內引線也采用鉑絲,就可以從結構上消除e、f熱接點,但造價較高。如果工業熱電阻與電測儀表連接的內外引線均為銅線,就消除a、b、c、d四個熱接點。即使有較大的溫差,也不會產生較大的熱電勢。但銅引線易氧化，尤其在高于200℃的環境溫度下要有防止氧化的措施。
 
8遲滯的影響
　　工業熱電阻插入介質中后,均需經一定時間才能與被測介質達到熱平衡。遲滯時間的長短與工業熱電阻本身性質和被測介質的性質有關,由于工業熱電阻比熱電偶直徑大，遲滯時間也比熱電偶長,所以使用時一定要給予充分的時間進行熱交換,當工業熱電阻與被測介質達到熱平衡后,方可進行測量,否則會引入誤差。尤其在動態測量時要注意這方面的影響。
9絕緣不良的影響
　　工業熱電阻的生產工藝已經從骨架內引線保護管等方面考慮了絕緣的問題,但是使用過程中如果外引線絕緣不良同樣會帶來測量誤差,尤其是工業熱電阻的外引線較長,有的在室外或以電纜的形式埋在地下,一旦破損和受潮,同樣會造成絕緣不良,產生測量誤差。所以安裝時必須要密封做足，以防止受潮。
10引線電阻的影響
　　對于工業熱電阻的引線,一般采用二線制和三線制。為消除引線電阻影響，可在測量電阻時，通過電流換向開關,改變引線和感溫元件接頭的熱電動勢方向,以消除附加熱電動勢。
　　為減少引出線對測溫的影響,工業鉑電阻引出線的電阻值應小于感溫元件在0℃時名義電阻R0的千分之一。工業銅熱電阻引線電阻值應小于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。當引出線溫度發生變化時,引起的誤差△t可用下式計算:
 
11連接導線的影響
　　工業熱電阻是通過測量電阻變化來確定溫度的,但在測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生誤差。以100Ω工業熱電阻為例,如有0.04Ω的接觸電阻將產生0.1%的誤差。所以工業熱電阻的接線端子,，通常鍍鎳和鉻,并且接線端要充分夾緊。
　　本文對熱電阻溫度計在使用過程中,影響其精度的事項以及解決方法進行了探討，以供參考希望引起注意。