热电阻温度计的测温范围多为一200~500℃。在特殊情况下,测量的低温端可测到平衡氢的三相点(13.81 K),甚至更低些,高温端可测到1 000℃。其测温特点是精度高,适于测低温。
热电阻温度计的作用原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化而变化的性质,将电阻值的变化用显示仪表反映出来,从而达到测温的目的。热电阻温度计由热电阻、连接导线和二次显示仪表三部分所组成。
与热电阻配套的二次仪表有:不平衡电桥、温度变送器。前者的代表是动圈式仪表,后者的代表是AI通用智能仪表和WP系列多路巡检仪。
1)不平衡电桥
动圈式仪表的测量机构实际上是一个磁电式的毫伏计表头,它要求的输入信号是毫伏信号,因此,当用热电阻来测温度时,就得设法将电阻随温度的变化值转换成毫伏信号,然后与动圈仪表相配,以指示出被测对象的温度来,用来将电阻随温度的变化值转换成毫伏信号的方法之一是不平衡电桥,其电路如图2-24所示。
图2-24 不平衡电桥电路示意图
由电阻R0、R2、R3、R4 及热电阻R1 组成不平衡电桥。为了方便起见,取R3 =R4;R1+R2=Rt0+Rt+R0;其中Rt0是对应于仪表刻度始点时的热电阻值,R1 是热电阻与仪表之间每根接线的电阻值。当被测温度为仪表刻度始点温度时(即R1=R10),电桥达到平衡,流过动圈表头的电流为零;当被测温度增高时,热电阻值增大,电桥失去平衡,此时就有不平衡电流流过表头,仪表指针所指示的位置即为被测温度。所测温度越高,桥路输出的不平衡电压越高,流过动圈的电流也越大,仪表指针的偏转也将越大。
2)智能温度显示仪
智能温度显示仪具有温度变送和显示功能。
温度(温差)变送器,能与常用的各种热电偶和热电阻配合使用,将某点的温度或某两点的温差转换成相应的0~10 m A直流电流输出。
温度变送器主要由测量桥路以及电压(mV电压-电流变换器仅将该毫伏电压转换成相应的0~10 mA直流电流输出,故其电路不随测温元件的不同而变化。
AI系列仪表可将仪表的测量值对应为任意范围的线性电流输出,可作为一台有显示及温度变送输出功能的仪表使用。可设置使用各种的热电偶热电阻输入,任意设置温度变送范围及输出电流规格。变送精度在0~20 mA内,误差小于0.1 mA,V6.5版仪表采用的第二代模块由于温漂大大降低,其精度更高,参数设置如下:
设置baud参数为0~220,并在仪表辅助功能(COMM)部分安装一个线性电流输出模块,则仪表具有线性电流变送输出功能(但不能再增加计算机通信功能)。有关参数如下。
Sn,选择输入热电阻规格21。
dIL,选择要变送输出值下限,单位是℃。
dIH,选择要变送输出值上限,单位是℃。
Addr,对应测量值小于或等于dIL时仪表电流输出值,单位是0.1 m A。
BAud,对应测量值大于或等于dIH时仪表电流输出值,单位是0.1 mA。
例如:要求仪表具有Pt100铂电阻变送功能,温度范围为0~400℃,输出为4~20 m A。则各参数设置如下:Sn=21、dIL=0、dIH=400、Addr=40、BAud=200。由此定义的变送器,当温度小于或等于0℃时,输出为4 m A;当温度大于或等于400℃时,输出为20 m A;在0~400℃之间时,输出在4~20 mA连续变化。
化工原理实验室的实验装置中大多采用Pt100铂电阻测温,由AI智能仪表变送和显示,并且向计算机传送。)-电流(mA)变换器两部分组成。测量桥路根据测温元件(热电偶或热电阻)的不同而不同,但输出总是一个相应于温度的毫伏电压。
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