工业热电阻的准确测量

1、工业热电阻的准确测量工业热电阻因其结构结实、耐用, 符合于工业环境的要求而不同于精密型标准温度计, 又因其测温准确度高于工业用热电偶, 所以在工业中得到广泛的应用。我公司目前多采用ROSMOUNT、ABB公司及国产的隔爆型铠装热电阻。下面分析检定工业热电阻的实际操作中需要注意的问题,并对检定结果计算提出改进意见。检定工业热电阻的实际操作就是要准确测量热电阻在0 e 、100 e和必要时在t 检定的电阻值R(0 e ) 、R ( 100 e ) 和R ( t ) ; 检定结果计算就是计算热电阻的电阻值R( 0 e ) 、R( 100 e ) 和R( t) 以及偏差E 0、E 100 和Et ,

2、计算电阻温度系数A, 然后分别将E 0、E 100、Et 和A与规定值比较得出热电阻是否合格的结论。1 实际操作1. 1 使用二等标准铂电阻温度计需注意的问题二等标准铂电阻温度计在使用过程中, 由于温度突变、震动、氧化和长途运输等均会使铂丝被玷污、变形和产生内应力。这些因素的存在将会造成温度计性能不稳定, 准确度下降, 而对温度计进行高于上限温度的退火处理, 可以消除或减少上述因素的影响, 尤其是可以大大消除应力和氧化的影响, 因此在检定和使用前必须对标准铂电阻温度计进行退火处理。退火完毕后,测量水三相点电阻值Rtp , 如果发现温度计Rtp 的变化超过10mK, 应提前送检。送检时应带上一次

3、的检定证书。1. 2 使用电测设备测量需注意的问题( 1) 数字仪表价格远低于进口电桥, 因此, 自动检定装置大多采用数字仪表作为配套电测设备。( 2)数字仪表测量可靠性不如测温电桥, 数字仪表温度漂移和零位漂移较大, 稳定性较差, 这也是传统的直流仪器一直没有被数字仪表取代的原因。( 3) 检定A 级铂热电阻时, 电测设备应引用修正值。检定时, 通过热电阻的电流应不大于1mA。1. 3 工业热电阻插入测温介质中需注意的问题对保护管可以拆卸的热电阻,在偏差检定前, 将热电阻的感温元件从内衬管和保护管中取出, 并放置在玻璃试管中( 检定温度高于400 e 时需用石英试管) 。试管内径应与感温元件

4、直径或宽度相适应。为了消除试管内外空气对流, 在感温元件插入试管后需用脱脂棉或耐高温材料塞紧管口。检定时, 将感温元件连同玻璃试管插入介质中检定。1. 4 测量0 e 电阻值R ( 0 e ) 需注意的问题首先, 在检定前一天, 制作冰点槽, 用刨冰机把冰块弄碎装入冰点槽, 稍微压紧, 使冰面发乌, 加入适量水, 加盖保温, 这样能保证有一个充分稳定的0 e 温场。其次, 温度计插入冰点槽内必须有足够的深度,一般不少于300mm, 热电阻周围的冰层厚度不小于30mm, 否则因导热的影响将会使冰融点的温度稳定性发生变化。最后, 检定前必须对标准铂电阻温度计进行退火处理, 测量标准铂电阻温度计的水

5、三相点电阻值。1. 5 测量100 e 和t 电阻值R( 100 e ) 和R( t) 存在的问题由于热惰性, 温度计在测温时存在滞后效应, 而且每支温度计的滞后时间是不同的。就会产生这样一种现象, 随着炉温的波动, 炉温、标准铂电阻温度计和被检热电阻不在同一时刻达到温度最高点( 或最低点) 。这样会给测量带来一定的误差, 检定规程规定测量热电阻在100 e 的电阻值时, 水沸点槽或油恒温槽的温度变化每10min 应不超过0. 04 e 。建议自动检测装置的生产厂家在设计过程中延长首次采样时间的设定, 即不是刚好满足温度变化每10min 小于0. 04 e 就进行采样, 实验表明, 增加热平衡

6、时间, 能显著改善标准铂电阻温度计和被检热电阻的滞后效应, 提高测量的准确度。2 检定结果计算检定结果计算就是计算热电阻的电阻值R ( 0 e ) 、R ( 100 e ) 和R( t) 以及偏差E 0、E 100和Et , 计算电阻温度系数A, 然后分别将E 0、E 100、Et 和A与规定值比较得出热电阻是否合格的结论。这里只讨论被检热电阻R ( 0 e ) 、R ( 100 e ) 和R( t) 的计算问题, 其余计算方法同检定规程。2. 1 计算被检热电阻R ( 0 e ) 、R( 100 e ) 和R( t) 的综合表达式R ( t ) = R ( ti ) - dR( t)/dt

7、R* ( ti ) - W* ( t ) R*tp/R*tp dW* ( t)/dt式中: ( 1) 带* 号为标准铂电阻温度计数值; 不带* 号为被检工业铂电阻数值。(2) t ) 被检点名义温度; ti ) 被检点实际温度; R( ti ) ) 被检工业铂电阻测量值; R* ( ti ) ) 标准铂电阻温度计测量值; dR( t )/dt 由查工业铂电阻分度表而得。例如工业铂电阻Pt100 的查表值如下:当t = 0 e 时: dR( 0 e )/dt = 0. 3908;当t = 100 e 时: dR( 100 e )/dt = 0. 3793;当t = 150 e 时:dR( 150

8、 e )/dt = 0. 3735。R*tp 取当天测量值; W* ( t ) 、dW* ( t)/dt 由查标准铂电阻温度计W( t) 数值表而得。上述公式适用于热电阻在任意检定温度点时电阻值的计算, 它形式上不同于检定规程中分步表达的方式, 但实质是一样的。该公式可以利用W( t) 数值表, 减小计算误差。2. 2 改进建议按照检定规程的要求dW( 0 e )/dt和dW( 100 e )/dt 取规定值, 而实际上每支标准铂电阻温度计dW( 0 e )/dt 、dW( 100 e )/dt 和dW( t)/dt 值都不同, 有微小的差别, 这会给检定计算带来一定的误差。目前, 热电阻检定

9、有两种情况: 一种是用自动检定装置进行检定, 这时, 只要输入所用标准铂电阻温度计的a 8、b8 和Rtp 值, 程序会自动计算出其dW( 0 e )/dt 、dW( 100 e )/dt 和dW( t)/dt 值, 而没有取规程中的规定值。另外一种情况是手动检定, 需要人工计算, 通常利用标准铂电阻温度计的W( t ) 数值表,查出dW( 0 e )/dt 、dW( 100 e )/dt 和dW( t)/dt 值, 整个计算过程运用广泛使用的Excel 电子表格并不复杂。总之, 根据目前科技发展水平, 采用更精确的计算方法已经是很方便的事情。综上所述, 为了提高工业热电阻的测量准确度,配备标准铂电阻温度计退火炉, 配备水三