熱電阻測溫原理及常見故障分析

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種測溫元件。一般情況下，測量500℃以上的較高溫度時(shí)用熱電偶，但是熱電偶對于500℃以下的中低溫度區(qū)域，因其輸出的熱電勢很小，對二次儀表的抗干擾措施要求很高，若采用熱電偶通常難以實(shí)現(xiàn)精確測量，因此，在較低溫區(qū)域，考慮到冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適，這是因?yàn)樵谥械蜏囟葏^(qū)域熱電阻具有測量準(zhǔn)確度高，性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。熱電阻在工業(yè)應(yīng)用十分廣泛，本文介紹了熱電阻測溫原理，并對熱電阻常見故障進(jìn)行分析。

1 測量原理

熱電阻的測量原理基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻與溫度之間存在的函數(shù)關(guān)系。即當(dāng)溫度變化時(shí)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻也隨之而變化，然后通過顯示儀表顯示出被測對象的溫度數(shù)值。

熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅。鉑電阻準(zhǔn)確度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小；銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，適用于無腐蝕介質(zhì)。此外，也采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

熱電阻按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分普通型熱電阻、鎧裝熱電阻、隔爆型熱電阻、端面熱電阻四類。普通型熱電阻通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，具有測量準(zhǔn)確度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)用中以Pt100鉑熱電阻運(yùn)用最為廣泛。鎧裝熱電阻是由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它具有熱響應(yīng)時(shí)間快，抗振動(dòng)，能彎曲，便于安裝，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把接線盒內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引起爆炸。端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲纏繞制成，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量表面溫度。

熱電阻一般由感溫元件、保護(hù)管和接線盒三部分組成。目前熱電阻測溫系統(tǒng)的連接主要有二線制、三線制、四線制三種方式。二線制只適用于測量準(zhǔn)確度較低的場合，三線制可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的連接方式，四線制主要用于高準(zhǔn)確度的溫度檢測。

2 常見故障分析

熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。下面根據(jù)外觀連接和熱電阻顯示儀表指示值的反常現(xiàn)象兩方面進(jìn)行故障分析

（1）根據(jù)外觀連接進(jìn)行故障分析

熱電阻的常見故障是熱電阻的短路和斷路。一般斷路更常見，這是因?yàn)闊犭娮杞z較細(xì)所致。斷路和短路是很容易判斷的，可用萬用表的“×1Ω”檔，如測得的阻值很小，則可能有短路的地方；若萬用表指示為無窮大，則可斷定電阻體已斷路。電阻體短路一般較易處理，只要不影響電阻絲的長短和粗細(xì)，找到短路處并吹干，加強(qiáng)絕緣即可。電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好。若采用焊接修理，焊后要檢定合格后才能使用。

（2）根據(jù)熱電阻測溫系統(tǒng)在運(yùn)行中電勢值的反常現(xiàn)象進(jìn)行故障分析

●當(dāng)顯示儀表指示值比實(shí)際值低或示值不穩(wěn)時(shí)主要考慮：熱電阻插深不夠，沒有頂?shù)奖Ｗo(hù)套管端部。處理方法是查明套管長度，選用合適長度的熱電阻，安裝時(shí)保證熱電阻頂?shù)教坠芏瞬浚磺謇肀Ｗo(hù)套管內(nèi)的鐵屑、灰塵。還要考慮保護(hù)套管內(nèi)積水和熱電阻測量回路短路或接地。處理方法是清理保護(hù)套管內(nèi)的積水并將潮濕部分加以干燥處理；保護(hù)套管做好密封措施，防止再次進(jìn)水；如外回路短路或接地，用萬用表檢查短路或接地部位并加以消除；如熱電阻內(nèi)部短路或接地，應(yīng)更換熱電阻。

●當(dāng)顯示儀表指示偏大時(shí)主要考慮：熱電阻測量回路斷路和熱電阻接線端子虛接或接觸不良。處理方法是如外回路斷路，用萬用表檢查斷路部位并加以消除；如熱電阻內(nèi)部斷路，應(yīng)更換熱電阻；檢查接線端子及導(dǎo)線，去除氧化部分；緊固接線端子。

●當(dāng)顯示儀表指示負(fù)值時(shí)主要考慮：熱電阻測量回路接線錯(cuò)誤和熱電阻測量回路有干擾。處理方法是使用萬用表檢查熱電阻回路，恢復(fù)正確接線順序；檢查熱電阻測量回路應(yīng)使用屏蔽電纜；檢查熱電阻測量回路，與動(dòng)力電纜之間最小距離應(yīng)符合規(guī)定；檢查接地線應(yīng)連接牢固可靠。

從以上分析可以了解熱電阻的測量原理，并可根據(jù)實(shí)際工作情況判斷故障原因和處理故障，這對我們檢定工作順利進(jìn)行以及保證測量的準(zhǔn)確可靠頗有益處。