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热电阻温度计分度新方法

    工业铂热电阻温度计是一种被广泛使用的测温仪器。长期以来,国内外相关标准或技术规范中普遍采用CVD方程的计算方法对其进行检定分度。但采用CVD方程检定分度的工业铂电阻温度计准确度不高、稳定性低、不确定度较大,无法作为传递标准使用。
为此,多数工业测温领域或要求不高的实验室只能采用精度较高的标准铂电阻温度计作为溯源传递标准,但实际工业测温领域由于各种条件限制,标准铂电阻温度计无法使用,使得温度量值传递和溯源在这些地方无法实现,不能开展实际的计量校准工作。
    对工业铂热电阻温度计进行检定分度的可行性,并与普遍采用的CVD方程给出的温度—电阻关系计算结果相比较,进而给出二者存在的差异,探讨建立精密工业铂电阻温度计作为传递标准的途径与方法。通过对不同型号、不同厂家制造的多支工业铂热电阻在不同温区分别开展研究和分析,给出每支温度计的实验结果、数据曲线及采用两种不同方法分度所引起的测量误差。

    实验证明,ITS-1990国际温标的内插方法用于工业铂热电阻温度计是可行的,与CVD方程用于工业铂电阻检定分度的计算方法相比,具有较好的准确性和一致性。此前,意大利和加拿大的国家计量技术机构进行了采用国际温标内插公式研究工业铂电阻分度方法的工作。

    提高工业电阻测温准确性和稳定性的传统手段都在元件纯度、封装技术、制作流程上下功夫;则从计算方法上给出了新思路,为精密铂电阻和工业铂电阻在温度量值传递和溯源体系的完善奠定了基础,可广泛应用于工业铂电阻的测温领域。

热电阻的测量方法

目前,用于热电阻的材料主要有铂、铜、镍等,采用这些材料主要是它们在常用温度段的温度与电阻的比值是线性关系,我们这里主要介绍铂电阻温度计。
    铂是一种贵金属,它的物理化学性能很稳定,尤其是耐氧化能力很强,它易于提纯,有良好的工艺性,可以制成极细的铂丝,与铜,镍等金属相比,有较高的电阻率,复现性高,是一种比较理想的热电阻材料,缺点是电阻温度系数较小,在还原介质中工作易变脆,价格也较贵。铂的纯度通常用电阻比来表示: W(100)=R100/R0
R100表示100℃时的电阻值;R0表示0℃时的电阻值

    根据IEC标准,采用W(100)=1.3850 初始电阻值为R0=100Ω(R0=10Ω)的铂电阻为工业用标准铂电阻,R0=10Ω的铂电阻温度计的阻丝较粗,主要应用于测量600℃以上的温度。铂电阻的电阻与温度方程为一分段方程:

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t100)t3] t 表示在-2000

Rt=R0(1+At+Bt2) t表示在0850

    解此方程,则可根据电阻值已知温度值,但实际工作中,可以查热电阻分度表来根据电阻值确定温度值。

    根据标准规定,铂热电阻分为A级和B级,A级测温允许误差±(0.15+0.002|t|, B级测温允许误差±(0.3+0.005|t|)。

    现场使用的热电阻一般都是铠装热电阻,它是由热电阻体、绝缘材料、保护管组成,热电阻体和保护管焊接一起,中间填充绝缘材料,这样能够很好的保护热电阻体,耐冲击,耐震,耐腐蚀。

三线制铂热电阻测量方法:
铂热电阻有两线制,三线制,四线制几种,两线制在测量中误差较大,已不使用,现在工业用一般是三线制的,实验室用一般为四线制。这里主要介绍下三线制铂热电阻的接线。三线制铂热电阻是在电阻的a端并联一个c端,从而实现电阻引出abc三个接线端子,这样,由b导线引入的测量导线本身的电阻,可以由c导线来补偿,使引线电阻不随温度变化而引入的引线电阻误差的影响减小很多。三线制铂热电阻,在二次仪表中,均有可变阻值的电桥,根据所配合的铂热电阻的量程不同,可以对二次仪表的电桥中的铂热电阻进行微调,能进行更精确的测量

目前热电阻的引线主要有三种方式

1、二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合

2、三线制:在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的。
3、四线制:热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流i,r转换成电压信号u,再通过另两根引线把u引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。

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