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PT100及PT1000温度传感器桥式电路的研究探讨

2022-6-3 9:36:42      点击:

  Pt100就是说它的阻值在 0度时为100 欧姆,PT100 温度传感器。是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下:R=Ro(1+αT)

Pt100温度传感器的主要技术参数如下:

  测量范围:-200℃~+850℃;允许偏差值△℃:A 级± (0.15+0.002│t│), B 级±(0.30+0.005│t│);热响应时间<30s;最小置入深度:热电阻的最小置入深度≥200mm;允通电流≤5mA。另外,Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

PT100 温度传感器三根芯线的接法:

  PT100铂电阻传感器有三条引线,可用 A、B、C(或黑、红、黄)来代表三根线,三根线之间有如下规律:A 与 B 或 C之间的阻值常温下在 110 欧左右,B 与 C 之间为 0欧,B 与 C 在内部是直通的,原则上 B 与 C 没什么区别。

仪表上接传感器的固定端子有三个:

  A 线接在仪表上接传感器的一个固定的端子.B 和 C 接在仪表上的另外两个固定端子,B 和 C 线的位置可以互换,但都得接上。如果中间接有加长线,三条导线的规格和长度要相同。

热电阻的3 线和 4 线接法:是采用 2 线、3 线、4 线,主要由使(选)用的二次仪表来决定。

  一般显示仪表提供三线接法,PT100 一端出一颗线,另一端出两颗线,都接仪表,仪表内部通过桥抵消导线电阻。一般 PLC 为四线,每端出两颗线,两颗接 PLC 输出恒流源,PLC 通过另两颗测量 PT100上的电压,也是为了抵消导线电阻,四线精确度最高,三线也可以,两线最低,具体用法要考虑精度要求和成本。

PT100 温度传感器采用三线式接法的原因:

  PT100 温度传感器 0℃时电阻值为 100Ω,电阻变化率为 0.3851Ω/℃。由于其电阻值小灵敏度高,式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差,原理如下:

  PT100 引出的三根导线截面积和长度均相同(即 r1=r2=r3),测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥,铂将导线一根(r1)接到电桥的电源端,其余两根(r2、r3)分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂电阻,电桥处于平衡状态,引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。

电路图:

当R1 X(RX+r2+r3)=R2X(Rpt100+r2+r1)

电桥平衡,U=0 。

当Rpt100受温变化后,电桥不平衡,U≠0 。


PT100温度传感器电路图

PT100 原理及分度表

  电阻式温度传感器(RTD,Resistance Temperature Detector) -一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度传感器是以铂(Pt)作成的电阻式温度检测器,最为稳定-耐酸碱、不会变质、相当线性...,最受工业界采用。

&nbsp; PT100 温度传感器是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系为:R=R0(1+ αT)其中α=0.00392,Ro 为 100Ω(在 0℃的电阻值),T 为摄氏温度,因此白金作成的电阻式温度传感器,又称PT100。

热电阻和热电偶的区别

电站现场使用的热电偶一般是两线制的,而热电阻一般是三线制或者四线制的。

热电偶是一种测温度的传感器,与热电阻一样都是温度传感器,但是他和热电阻的区别主要在于:

  一、信号的性质,热电阻本身是电阻。温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热电偶,是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。

  二、两种传感器检测的温度范围不一样,热阻一般检测0-150度温度范围,最高测量范围也可达600度左右(当然可以检测负温度). 常用的铂热电阻(Pt100、Pt10)、铜电阻Cu50(负50-150度)。热电偶可检测0-1000度的温度范围(甚至更高),热电偶常用的有铂铑——铂(分度号S,测量范围0-1300度)、镍铬——镍硅(分度号K,测量范围0-900度)、镍铬——康铜(分度号E,测量范围0-600度)、铂铑30——铂铑6(分度号B,测量范围0-1600度)。所以,前者一般用于较低温度检测,后者可应用于较高温度检测。

  三、从材料上分,热阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热电偶是双金属材料,即两种不同的金属,由于温度的变化,在两种不同的金属丝的两端产生电势差。

  四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的,这句话是没问题,但一般PLC都直接接入4~20mA信号,而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了!热电阻是RTD信号,热电欧是TC信号!

  五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块,可直接输入热电阻和热电偶信号。

  六、热电偶有J、T、N、K、S等型号,有比电阻贵的,也有比电阻便宜的,但是算上补偿导线,综合造价热电偶就高了。

  七、虽然都是接触式测温仪表,但它们的测温范围不同。热电偶使用在温度较高的环境,因它们在中,低温区时输出热电势很小(查表可以看一下),当电势小时,对抗干扰措施和二次表和要求很高,否则测量不准,还有,在较低的温度区域,冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出,不易得到全补偿。 这时在中低温度时,一般使用热电阻测温范围为200-500,甚至还可测更低的温度(如用碳电阻可测到1K左右的低温).现在正常使用铂热电阻Pt100,(也有Pt50,100和50代表热电阻在0度时的阻值,在旧分度号中用BA1,BA2来表示,BA1在0度时阻值为46欧姆,在工业上也有用铜电阻,分度号为CU50和CU100,但测温范围较小,在-50-150之间.在一些特殊场合还有铟电阻,锰电阻 等)

  八、热电偶测量温度的基本原理是热电效应,二次表是一个检伏计或为了提高精度时使用电子电位差计。电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度而变化的特性而工作的,二次表是一个不平衡电桥. 3.由热电偶测温原理可知,只有在其冷端温度恒定时,被测温度才与热电势成单值函数关系.在实际使用中,就用一种热电特性与相应热电偶特性相似的廉价的连接导线(也称为补偿导线),使热电偶冷端引伸到温度相对恒定的地方(最好为0度),如用铜--康铜做补偿导线来引申镍铬---镍硅热电阻.因此,热电偶到二次表延长线是两根。 热电阻与二次表之间是用铜导线连接的,为了减小环境变化引起的测量误差,一般均采用三线制接法,其中有两根导线将热电阻串联于相邻的两个桥臂上,另一根导线是引来电源.使用时要求每根导线的电阻值与调整电阻之和都保证为5欧姆(±0.01).

  不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了,热电偶的正极连接补偿导线的红色线,而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。

工作中的现场判断.

  1.热电偶. 热电偶有正负极,补偿导线也有正负之分.首先保证连接,配置确.在运行中,常见的有短路,断路,接触不良(有万用表可判断)和变质(根据表面颜色来鉴别).检查时,要使热电偶与二次表分开.我在实践中判断的方法,供大家参考:用工具短接二次表上的补偿线,表指示室温(不是的话,表坏),再短接热电偶接线端子,表批示热电偶所在的环境温度(不是,补偿线有故障),再用万用表mv档大体估量热电偶的热电势(如正常,请检查工艺). 

  2.热电阻.不外乎短路,和断路.用万用表可判断.在运行中.怀疑短路,只要将电阻端拆下一个线头,看显示仪表,如到最大,热电阻短路.回零,导线短路.保证正常连接和配置时,表值显示低或不稳,保护管可能性进水了.显示最大,热电阻断路.显示最小,短路。一般来说,温度在300度以下的用热电阻,300度以上的用热电偶。

  随着温度的变化,热电阻的阻值会发生变化,热电偶的热电势会发生变化。热电阻目前都采用铜热电阻和铂热电阻,根据0度时热电阻值的不同又分为不同的分度号,如PT100,PT1000,CU50等,以PT100为例,PT代表铂,100代表0度时热电阻的阻值是100欧姆。 热电偶目前大体上有K,B,S等分度号,分别代表不同的材质,以用于不同的温度范围。例如:K型为镍铬-镍硅材材,一般测量0-800度,B型为铂铑30-铂铑6,一般测量800-1600度。


隔爆热电偶,SBWZ-44SI,SBWZ-2484,SBWZ-44SI,SBWR-4284,SBWR-440I,SBWR-2284,SBWR-440I,SBWR-4184,SBWR-440I,SBWR-2184/440I,SBWR-4281/240KI,SBWZ4484WRER-01,WRNK-841n*D,WZPN-631,WZPN-231,WZPN2-431,WRN-230,WZP-120BWRN2-240A,WZPM-201B,WZCM-201,WRN-240A,WZC-220B,WZPK2-106SA,WREK-841n*D,WRNK-842n*D,WRNK-131,WRNK-231D炉管刀刃热电偶,WRNR-12、WRNR-13、WRNR-14、WRNR-15,WRNB-140、WRNB-140G,WZP-240、WZP-440、WZP-241,WRN-621,WZP-2420C,WZP2-44SA,WZPK2-265SA,WZPK-135S,WRE-001,WZP2-631,WRE-002,WRE-740,WRN-440A,WRE2-240A,WRE-240A,WRN-230-F,JB/T5583-91,WREK2-240,WRNK2-240,WRNK-240,WRN2-440A,WRN-440A,WRE2-640,WRE-640,WRN2-640,WRN-640A,SBWR-4181/240D,SBWR-2180/440i隔爆本安型带热电偶电阻,SBWR-4270/440D,WZP2-892室内用双支铂热电阻,WREK-440,WRE2-740,WRN2-740,WRN2-440A,WRNK-240,WREK2-240,WRNK-841n*i,WRNK-842n*i,WRE-240A,WREK-841n*I,WREK-842n*i,WRN2-240A,WREK2-440,WRN-640,WRN2-640,WRN-740,WRE-440A,WRNK-440,WRE-640,WRE2-640,WREK-842n*D,WZP-64SB,SBWR4280/8413KD,XMTA-100,
 热电阻:
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化工专用热电偶WREM-102A, WRNM-201A, WRNM-203A WRNN-436, WRNN2-436, WRN-420B, WRN-430B, WRN2-420B, WRN2-430B, WRE-420B, WRE-430B, WRE2-420B, WRE2-430B, WRN-420C, WRN-430C, WRN2-420C, WRN2-430C, WRE-420C, WRE-430C, WRE2-420C,. WRE2-430C, WRN-420D, WRN-430D, WRN2-420D, WRN2-430D, WRE-420D, WRE-430D, WRE2-420D, 可动式热电偶WRE2-430D, WZP-420B, WZP-421B, WZP-430B, WZP-431B, WZP2-420B, WZP2-421B, WZP2-430B, WZP2-431B, WZC-420B, WZC-430B, WZP-420C, WZP-421C, WZP-430C, WZP-431C, WZP2-420C, WZP2-421C, WZP2-430C, WZP2-431C, WZC-420C, WZC-430C, WZP-420D, WZP-421D, WZP-430D, WZP-431D, WZP2-420D, .WZP2-421D, WZP2-430D, WZP2-431D, WZC-420D, WZC-430D.WRR-433Q, WRNR-93UC, WRER-93UC, WRNR2-93UC, WRER2-93UC, WRNT-001, WRNT2-001, 耐腐、耐磨热电偶WRET-001, WRET2-001, WRNR-01, WRER-01, WRNR2-01, WRER2-01, WRNR-12, WRER-12, WRNR2-12, WRER2-12, WRNR-13, WRER-13, WRNR2-13. WRER2-13. WRNR-14, WRER-14, WRNR2-14, WRER2-14, WRNR-15, WRER-15, WRNR2-15, WRER2-15, WRN-15A,. 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WRN-620A, WRN-621A, WRN2-620, WRN2-621, WRE-621, WRE-621A, WRE2-621, WRN-631, WRN2-631, WRE-631, WRE2-631, WRN-624, WRN-625, WRE-624, WRE-625, WRN-001, WRE-001, WRN-001, WRE-001, WRN-010, WRE-010, WRR-010, WRR2-010, WRP-010, WRP2-010, WRP-100,WSSX-412,WSSX-402电接点双金属温度计,WSSX-481,WSSX-411,WSSX-401,WSSX-480,WSSX-410,WSSX-400,WSSX-486B,WSSX-416B,WSSX-485B,.WSSX-415B,WSSX-484B,WSSX-414B,WSSX-483B,WSSX-413B,WSSX-482B,WSSX-412B,WSSX-481B,WSSX-411B,WSSX-480B,WSSX-410B,WZPK-376U,WZPK-473U,WZPK-474U,WZPK-475U,WZPK-374U,WZPK-173U,WZPK-174U,WZPK-176U,WZPK-273U,WZPK-274U,WZPK-275U,WZPK-563U,WZPK-366U,WZPK-463U,WZPK-573U,WZPK-575U,WZPK-576U,WZP2-221B,WZP2-230B,WZP2-231B,WZC-130B,WZP-221B,WZP-230B,.WZP2-130B,WZP2-420B,WZC-220B,WZC-230B,WZC-220AB,WZP-320B,WZP-331B,WZP2-320B,WZP2-324B,WZP2-330B,WZC-320B,WZP-420B,WZP-421B,WZPK2-565SA,WZPK-334U,WZPK-574S,WZP-44SAB,WZPK-573S,WZPK-24,WZPK2-24,WZP-24SAB,WZPK2-44,SBWR-2260,WZPK-44 WZP2-64SB,WZP2-24SAB,WZPK-275S,WZP-44SA,WZKP2-536SA,WZPK-2212U,WZP-1312U,WZPK-536S,WZP-1212U,WZPK2-576SA,WZPK2-575SA,WZP-6212U,WZP-4212U,WZP-3312U,WZP-4312U,WZPK-104S,WZPK-174S,WZPK-103S,WZPK2-44,WZPK2-24,WZPK-173S,WZPK-24,WZP-64S,WZPK-44,WZP2-421D,WZPN2-330,WZP-421B,WZP2-431C,WZPN2-430,WZP2-421C,WZP-431,WZP2-11SA,WRNR2-12,隔爆热电偶SBWZ-4484,SBWZ- 44SI,SBWZ-2484,SBWZ- 44SI,SBWR-4284,SBWR-440I,SBWR-2284,SBWR-440I,SBWR-4184,SBWR-440I,SBWR-2184/440I,SBWR-4281/240KI,WRER-01,WRNK-841n*D,WZPN-631,WZPN-231,WZPN2-431,.WRN-230,WZP-120B,WRN2-240A,WZPM-201B,WZCM-201,WRN-240A,WZC-220B,WZPK2-106SA ,WREK-841n*D,WRNK-842n*D,WRNK-131,WRNK-231D炉管刀刃热电偶,WRNR-12、WRNR-13、WRNR-14、WRNR-15,WRNB-140、WRNB-140G,WZP-240、WZP-440、WZP-241,WRN-621,WZP-2420C,WZP2-44SA,WZPK2-265SA,WZPK-135S,WRE-001,WZP2-631,WRE-002,WRE-740,WRN-440A,WRE2-240A,WRE-240A,WRN-230-F,JB/T5583-91,WREK2-240,WRNK2-240,WRNK-240,WRN2-440A,WRN-440A,WRE2-640,WRE-640,WRN2-640,WRN-640A,SBWR-4181/240D,.SBWR-2180/440i隔爆本安型带热电偶电阻,SBWR-4270/440D,WZP2-892