【正文】 適用于測(cè)量－ 200～ 500℃ 范圍內(nèi)的溫度測(cè)量 ， 其特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確 、 穩(wěn)定性好 、 性能可靠 ， 在過(guò)程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛 。 √ — 化工儀表及自動(dòng)化 — 63 ——工業(yè)上常用的金屬熱電阻 從電阻隨溫度的變化來(lái)看 ， 大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì) ，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮?， 作為熱電阻的金屬材料一般要求： 盡可能大而且 穩(wěn)定的溫度系數(shù) 、 電阻率要大 、 在使用的溫度范圍內(nèi)具有 穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能 、 材料的 復(fù)制性好 、電阻值隨溫度變化要有 單值函數(shù)關(guān)系 （ 最好呈線性關(guān)系 ） 。 我國(guó)最常用的鉑熱電阻有 R0＝ 10Ω 、 R0＝ 100Ω 和 R0＝1000Ω 等幾種 ， 它們的分度號(hào)分別為 Pt Pt100 和 Pt1000； 銅熱電阻有 R0＝ 50Ω 和 R0＝ 100Ω 兩種 ， 分度號(hào)分別為 Cu50和 Cu100 其中 Pt100 和 Cu50 的應(yīng)用更為廣泛 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 64 ——熱電阻的信號(hào)連接方式 熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件 ， 通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上 。 常用的引線方式有三種： E R1 R2 R3 iUtRtR sI*i s tU I R?tR iRrr二線制： 在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào) 。 但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻 r， r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì) 、 長(zhǎng)度等因素有關(guān) 很明顯 ， 圖中的 2itR R r??因此 ， 這種引線方式 只適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合 。 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 65 E R1 R2 R3 iUtR三線制： 在熱電阻根部的一端連接一根引線 ， 另一端連接兩根引線的方式稱為三線制 ， 是工業(yè)過(guò)程中最常用的引線方式 。 I I rrrA B C 事實(shí)上電橋上 R1＝ R2Rt、 R3， 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)可以使兩個(gè)橋臂上的電流相等 ， 均為 I， 且 I幾乎不受 Rt的影響 三線制的連接 ， 每根線上同樣也存在導(dǎo)線電阻 r 此時(shí) ， Ui＝ UAC＝ ？？ 33( ) ( ) ( )i A B C B t tU U U I R r I R r I R R? ? ? ? ? ? ? ?3R可以起到調(diào)零的作用 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 66 四線制： 在熱電阻根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制 ， 其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流 Is， 把 Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào) Ui， 再通過(guò)另兩根引線把 Ui引至二次儀表 。 可見(jiàn)這種引線方式可以完全消除引線電阻的影響 ， 主要用于高精度的溫度檢測(cè) 。 tRsI*i s tU I R?— 化工儀表及自動(dòng)化 — 67 4 溫度變送器簡(jiǎn)介 ? DDZIII型溫度變送器 ? 一體化溫度變送器 ? 智能式溫度變送器 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 68 ——DDZ－ III型溫度變送器 分為熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩種 熱電偶溫度變送器：把 mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出 熱電阻溫度變送器：把 Ω 信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出 最終要求：變送器輸出電流 Io應(yīng)與被測(cè)溫度 t成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系 熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容 熱電偶溫度變送器輸入熱電勢(shì)毫伏信號(hào) ， 輸入回路即是冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償橋路 ，其產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢(shì)與熱電勢(shì)相加后作為測(cè)量電勢(shì) ， 因此補(bǔ)償電橋上的參數(shù)與熱電偶分度號(hào)有關(guān) ， 熱電偶溫度變送器使用時(shí)要注意分度號(hào)的匹配 。 線性化處理電路 熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容 采用三線制輸入方式 。 線性化處理電路 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 69 ——一體化溫度變送器 分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種 熱電偶溫度變送器：把 mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出 熱電阻溫度變送器：把 Ω 信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出 所謂一體化溫度變送器 ， 是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi) ,變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體 ， 可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上 ， 輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 4～ 20mA。 這種變送器具有體積小 、 重量輕 、 現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn) ， 因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 。 由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng) ， 但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在 –20～ +80℃ 范圍內(nèi) ， 超過(guò)這一范圍 ， 電子器件的性能會(huì)發(fā)生變化 ， 變送器將不能正常工作 ， 因此在使用中應(yīng)特別 注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度 。 一體化溫度變送器品種較多 ， 其變送器模塊大多數(shù)以 一片專用變送器芯片 為主 ， 外接少量元器件構(gòu)成 ， 常用的變送器芯片有 AD69 XTR10 XTR10 IXR100等 。 下面以 AD693構(gòu)成的一體化溫度變送器為例進(jìn)行介紹 。 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 70 一體化熱電偶溫度變送器 I1 I2 VT1 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 71 一體化熱電偶溫度變送器簡(jiǎn)圖 AD693的 輸入信號(hào) Ui為熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì) Et與電橋的輸出信號(hào) UBD之代數(shù)和 11()i t C u wU E I R R? ? ?如果設(shè) AD693的轉(zhuǎn)換系數(shù)為 K，可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為 oiI KU?結(jié)論： ① 變送器的輸出電流 I0與熱電偶的熱電勢(shì) Et成正比關(guān)系 。 ② RCu阻值隨溫度而變 ， 合理選擇 RCu的數(shù)值可使 RCu隨溫度變化而引起的 I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì) Et的變化值 ， 兩者互相抵消 。 ③ W1的作用是調(diào)零 ， W2的作用是調(diào)滿 （ 量程 ） 11[ ( ) ]t C u wK E I R R? ? ?— 化工儀表及自動(dòng)化 — 72 一體化熱電阻溫度變送器 I2 I1 VT1 AD693構(gòu)成的熱電阻溫度變送器采用三線制接法 ， 與熱電偶溫度變送器的電路大致相仿 ， 只是原來(lái)熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電阻 RCu現(xiàn)用熱電阻 Rt代替 。 AD693的 輸入信號(hào) Ui為電橋的輸出信號(hào) UBD，即 1 2 1 1 1 0 1()i B D t W t t wU U I R I R I R I R R? ? ? ? ? ? ?同樣可求得熱電阻溫度變送器的 輸出與輸入之間的關(guān)系 為 0 1 1 0 1()t t WI K I R K I R R? ? ? ?— 化工儀表及自動(dòng)化 — 73 ——智能式溫度變送器 智能式溫度變送器有采用 HART協(xié)議通信方式 ， 也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式 。 下面以 SMART公司的 TT302溫度變送器為例進(jìn)行介紹 。 TT302溫度變送器是一種符合 FF通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表 ， 它可以與各種熱電阻或熱電偶配合使用測(cè)量溫度 ， 具有量程范圍寬 、 精度高 、 環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小 、 抗干擾能力強(qiáng) 、 重量輕以及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn) 。 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 74 輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、 A／ D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，其作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳送給CPU， 并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。 用于熱電偶 的 冷端溫度補(bǔ)償 核心 采樣 、 計(jì)算 (控制 )、輸出 產(chǎn)生并輸出滿足 FF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào) 顯示 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 75 5 雙金屬溫度計(jì) — 化工儀表及自動(dòng)化 — 76 6 溫度檢測(cè)儀表的選用 工業(yè)上常見(jiàn)的溫度檢測(cè)儀表主要有 : 雙金屬溫度計(jì) 熱電偶 熱電阻 輻射式溫度計(jì)等 就地指示 精度不高 在線檢測(cè) 適用于測(cè)量 500～ 1800℃ 范圍的中高溫度 適用于測(cè)量 500℃ 以下的中低溫度 一般用于 2022℃ 以上的高溫測(cè)量 選項(xiàng)使用熱電阻 、 熱電偶時(shí)還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的要求確定合適的分度號(hào) 。 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 77 ——溫度檢測(cè)儀表的安裝 一般來(lái)說(shuō) ， 溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循以下原則： ?檢測(cè)元件的安裝應(yīng)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性 ， 選擇有代表性的安裝位置 。 檢測(cè)元件應(yīng)該有足夠的插入深度 不應(yīng)該把檢測(cè)元件插入介質(zhì)的死角 ， 以確保能進(jìn)行充分的熱交換； 測(cè)量管道中的介質(zhì)溫度時(shí) ， 檢測(cè)元件工作端應(yīng)位于管道中心流速最大之處 檢測(cè)元件應(yīng)該迎著流體流動(dòng)方向安裝 ， 非不得已時(shí) ， 切勿與被測(cè)介質(zhì)順流安裝 ， 否則容易產(chǎn)生測(cè)量誤差； 測(cè)量負(fù)壓管道 （ 或設(shè)備 ） 上的溫度時(shí) ， 必須保證有密封性 ， 以免外界空氣的吸入而降低精度 。 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 78 ——溫度檢測(cè)儀表的安裝 (a)逆流 (b)正交 (d)彎頭 圖 356 溫度檢測(cè)元件的安裝示意圖 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 79 ?檢測(cè)元件的安裝應(yīng)確保安全 、 可靠 。 為避免檢測(cè)元件的損壞 ， 接觸式測(cè)量?jī)x表的保護(hù)套管應(yīng)該具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度 在使用時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作壓力 、 溫度 、 腐蝕性等特性 ， 合理地選擇保護(hù)套管的材質(zhì) 、 壁厚 當(dāng)介質(zhì)壓力超過(guò) 10Mpa時(shí) ， 必須安裝保護(hù)外套 ， 確保安全 為了減小測(cè)量的滯后 ， 可在保護(hù)套管內(nèi)部加裝傳熱良好的填充物 ， 如硅油 、 石英砂等等 接線盒出線孔應(yīng)該朝下 ， 以免因密封不良使水汽 、 灰塵等進(jìn)入而降低測(cè)量精度 。 ?檢測(cè)元件的安裝應(yīng)綜合考慮儀表維修 、 校驗(yàn)的方便 。 — 化工儀表及自動(dòng)化 — 80 ?按照規(guī)定的型號(hào)配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線 ， 注意熱電偶的正 、 負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正 、 負(fù)極相連接 。 ?熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求 。 ?為了保護(hù)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線不受外來(lái)機(jī)械損傷 ， 連接導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)穿入鋼管內(nèi)或走匯線槽 。 ?導(dǎo)線應(yīng)盡量避免有接頭 。 應(yīng)有良好的絕緣 。 禁止與交流輸電線合用一根穿線管 ， 以免引起感應(yīng) 。 ?補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭 ， 否則應(yīng)加裝接線盒 。 另外 ，最好與其他導(dǎo)線分開(kāi)敷設(shè) 。 ——布線要求