工業(yè)熱電阻的準(zhǔn)確測量

1、工業(yè)熱電阻的準(zhǔn)確測量工業(yè)熱電阻因其結(jié)構(gòu)結(jié)實、耐用, 符合于工業(yè)環(huán)境的要求而不同于精密型標(biāo)準(zhǔn)溫度計, 又因其測溫準(zhǔn)確度高于工業(yè)用熱電偶, 所以在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。我公司目前多采用ROSMOUNT、ABB公司及國產(chǎn)的隔爆型鎧裝熱電阻。下面分析檢定工業(yè)熱電阻的實際操作中需要注意的問題,并對檢定結(jié)果計算提出改進意見。檢定工業(yè)熱電阻的實際操作就是要準(zhǔn)確測量熱電阻在0 e 、100 e和必要時在t 檢定的電阻值R(0 e ) 、R ( 100 e ) 和R ( t ) ; 檢定結(jié)果計算就是計算熱電阻的電阻值R( 0 e ) 、R( 100 e ) 和R( t) 以及偏差E 0、E 100 和Et ,

2、計算電阻溫度系數(shù)A, 然后分別將E 0、E 100、Et 和A與規(guī)定值比較得出熱電阻是否合格的結(jié)論。1 實際操作1. 1 使用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計需注意的問題二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在使用過程中, 由于溫度突變、震動、氧化和長途運輸?shù)染鶗广K絲被玷污、變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。這些因素的存在將會造成溫度計性能不穩(wěn)定, 準(zhǔn)確度下降, 而對溫度計進行高于上限溫度的退火處理, 可以消除或減少上述因素的影響, 尤其是可以大大消除應(yīng)力和氧化的影響, 因此在檢定和使用前必須對標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計進行退火處理。退火完畢后,測量水三相點電阻值Rtp , 如果發(fā)現(xiàn)溫度計Rtp 的變化超過10mK, 應(yīng)提前送檢。送檢時應(yīng)帶上一次

3、的檢定證書。1. 2 使用電測設(shè)備測量需注意的問題( 1) 數(shù)字儀表價格遠(yuǎn)低于進口電橋, 因此, 自動檢定裝置大多采用數(shù)字儀表作為配套電測設(shè)備。( 2)數(shù)字儀表測量可靠性不如測溫電橋, 數(shù)字儀表溫度漂移和零位漂移較大, 穩(wěn)定性較差, 這也是傳統(tǒng)的直流儀器一直沒有被數(shù)字儀表取代的原因。( 3) 檢定A 級鉑熱電阻時, 電測設(shè)備應(yīng)引用修正值。檢定時, 通過熱電阻的電流應(yīng)不大于1mA。1. 3 工業(yè)熱電阻插入測溫介質(zhì)中需注意的問題對保護管可以拆卸的熱電阻,在偏差檢定前, 將熱電阻的感溫元件從內(nèi)襯管和保護管中取出, 并放置在玻璃試管中( 檢定溫度高于400 e 時需用石英試管) 。試管內(nèi)徑應(yīng)與感溫元件

4、直徑或?qū)挾认噙m應(yīng)。為了消除試管內(nèi)外空氣對流, 在感溫元件插入試管后需用脫脂棉或耐高溫材料塞緊管口。檢定時, 將感溫元件連同玻璃試管插入介質(zhì)中檢定。1. 4 測量0 e 電阻值R ( 0 e ) 需注意的問題首先, 在檢定前一天, 制作冰點槽, 用刨冰機把冰塊弄碎裝入冰點槽, 稍微壓緊, 使冰面發(fā)烏, 加入適量水, 加蓋保溫, 這樣能保證有一個充分穩(wěn)定的0 e 溫場。其次, 溫度計插入冰點槽內(nèi)必須有足夠的深度,一般不少于300mm, 熱電阻周圍的冰層厚度不小于30mm, 否則因?qū)岬挠绊憣贡邳c的溫度穩(wěn)定性發(fā)生變化。最后, 檢定前必須對標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計進行退火處理, 測量標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的水

5、三相點電阻值。1. 5 測量100 e 和t 電阻值R( 100 e ) 和R( t) 存在的問題由于熱惰性, 溫度計在測溫時存在滯后效應(yīng), 而且每支溫度計的滯后時間是不同的。就會產(chǎn)生這樣一種現(xiàn)象, 隨著爐溫的波動, 爐溫、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和被檢熱電阻不在同一時刻達到溫度最高點( 或最低點) 。這樣會給測量帶來一定的誤差, 檢定規(guī)程規(guī)定測量熱電阻在100 e 的電阻值時, 水沸點槽或油恒溫槽的溫度變化每10min 應(yīng)不超過0. 04 e 。建議自動檢測裝置的生產(chǎn)廠家在設(shè)計過程中延長首次采樣時間的設(shè)定, 即不是剛好滿足溫度變化每10min 小于0. 04 e 就進行采樣, 實驗表明, 增加熱平衡

6、時間, 能顯著改善標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和被檢熱電阻的滯后效應(yīng), 提高測量的準(zhǔn)確度。2 檢定結(jié)果計算檢定結(jié)果計算就是計算熱電阻的電阻值R ( 0 e ) 、R ( 100 e ) 和R( t) 以及偏差E 0、E 100和Et , 計算電阻溫度系數(shù)A, 然后分別將E 0、E 100、Et 和A與規(guī)定值比較得出熱電阻是否合格的結(jié)論。這里只討論被檢熱電阻R ( 0 e ) 、R ( 100 e ) 和R( t) 的計算問題, 其余計算方法同檢定規(guī)程。2. 1 計算被檢熱電阻R ( 0 e ) 、R( 100 e ) 和R( t) 的綜合表達式R ( t ) = R ( ti ) - dR( t)/dt

7、R* ( ti ) - W* ( t ) R*tp/R*tp dW* ( t)/dt式中: ( 1) 帶* 號為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計數(shù)值; 不帶* 號為被檢工業(yè)鉑電阻數(shù)值。(2) t ) 被檢點名義溫度; ti ) 被檢點實際溫度; R( ti ) ) 被檢工業(yè)鉑電阻測量值; R* ( ti ) ) 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計測量值; dR( t )/dt 由查工業(yè)鉑電阻分度表而得。例如工業(yè)鉑電阻Pt100 的查表值如下:當(dāng)t = 0 e 時: dR( 0 e )/dt = 0. 3908;當(dāng)t = 100 e 時: dR( 100 e )/dt = 0. 3793;當(dāng)t = 150 e 時:dR( 150

8、 e )/dt = 0. 3735。R*tp 取當(dāng)天測量值; W* ( t ) 、dW* ( t)/dt 由查標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計W( t) 數(shù)值表而得。上述公式適用于熱電阻在任意檢定溫度點時電阻值的計算, 它形式上不同于檢定規(guī)程中分步表達的方式, 但實質(zhì)是一樣的。該公式可以利用W( t) 數(shù)值表, 減小計算誤差。2. 2 改進建議按照檢定規(guī)程的要求dW( 0 e )/dt和dW( 100 e )/dt 取規(guī)定值, 而實際上每支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計dW( 0 e )/dt 、dW( 100 e )/dt 和dW( t)/dt 值都不同, 有微小的差別, 這會給檢定計算帶來一定的誤差。目前, 熱電阻檢定

9、有兩種情況: 一種是用自動檢定裝置進行檢定, 這時, 只要輸入所用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的a 8、b8 和Rtp 值, 程序會自動計算出其dW( 0 e )/dt 、dW( 100 e )/dt 和dW( t)/dt 值, 而沒有取規(guī)程中的規(guī)定值。另外一種情況是手動檢定, 需要人工計算, 通常利用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的W( t ) 數(shù)值表,查出dW( 0 e )/dt 、dW( 100 e )/dt 和dW( t)/dt 值, 整個計算過程運用廣泛使用的Excel 電子表格并不復(fù)雜?？傊? 根據(jù)目前科技發(fā)展水平, 采用更精確的計算方法已經(jīng)是很方便的事情。綜上所述, 為了提高工業(yè)熱電阻的測量準(zhǔn)確度,配備標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計退火爐, 配備水三