四線(xiàn)熱電阻及其在特殊溫度測量中的應用

1問(wèn)題提出
　　在工業(yè)生產(chǎn)中,溫度的測量多采用熱電阻溫度計,常見(jiàn)的熱電阻有三根引出線(xiàn),(引出線(xiàn)較長(cháng))或二根引出線(xiàn)(引出線(xiàn)較短),為避免連接導線(xiàn)電阻產(chǎn)生較大測量誤差.均采用三線(xiàn)制接法與常規儀表通過(guò)導線(xiàn)連接成回路(見(jiàn)圖1)。四線(xiàn)熱電阻在生產(chǎn)中不多見(jiàn)，但在特殊溫度測量中卻有三線(xiàn)熱電阻及二線(xiàn)熱電阻不可替代的作用,其特殊性表現為:與某些智能測量前端連接和其引出線(xiàn)過(guò)長(cháng)。
 
2問(wèn)題分析
(1)在DCS或DAS系統中,有些智能測量前端(如IDCB--4B)的每一個(gè)通道有四個(gè)接線(xiàn)端子,每個(gè)通道與熱電阻的連接方式有三種(如圖2a、b、c),其中圖2a所示的接線(xiàn)方式測量精度最高,可以消除連線(xiàn)電阻(包括熱電阻的引出線(xiàn))的影響。當熱電阻的引出線(xiàn)要求過(guò)長(cháng)，如5#爐煤粉倉溫度的6個(gè)測點(diǎn),鎧裝熱電阻的探深為8mc按0.4Ω/m計算，每根引線(xiàn)電阻r為3.2Ω.如采用三線(xiàn)熱電阻或二線(xiàn)熱電阻,按四線(xiàn)制接法(如圖3a.b),將有3.2Ω(r)或6.4Ω(2r)線(xiàn)電阻加到熱電阻上,根據分度號為Pr100熱電阻.當現場(chǎng)實(shí)際溫度升高1℃.熱電阻的阻值相應升高0.4~0.6Ω這個(gè)規律,采用三線(xiàn)熱電阻或二線(xiàn)熱電阻將有高出實(shí)際溫度8℃或16℃的測量誤差。而采用四線(xiàn)熱電阻(如圖3c),則可完全消除引|線(xiàn)電阻帶來(lái)的測量誤差。這種結果取決于智能測量前端的測溫原理與常規顯示儀表采用的不平衡電橋或自動(dòng)平衡電橋的原理不同(見(jiàn)圖1)。
 
(2)智能測量前端的測溫原理與實(shí)驗室測量熱電阻的原理類(lèi)同:圖4為實(shí)驗室測量熱電阻的原理圖,Rs為標準熱電阻，Rt為被測量熱電阻,通過(guò)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)分別撥到Rt和Rs的二端，從電位差計讀出Vt、Vs,Rt=Vt.(Rs/Vs).用這種方式可完全消除引線(xiàn)電阻帶來(lái)的測量誤差,但通過(guò)熱電阻的電流產(chǎn)生的熱所引起的誤差仍然存在。智能測量前端在測量時(shí)根據被測熱電阻的阻值,內部自動(dòng)分擋提供0.2.0.8、3.2mA的激勵電流,繳勛電流從1+端通過(guò)連接導線(xiàn)流過(guò)熱電阻,再到G端,再通過(guò)H、L端檢測出熱電阻上的激勵電壓,求出熱電阻的阻值，根據相應熱電阻的分度表,算出對應的溫度值。
 
(3)一個(gè)智能測量前端有二十個(gè)通道,激勵電流輪流對每一個(gè)通道訪(fǎng)問(wèn),因此激勵電流流經(jīng)每個(gè)通道上熱電阻的時(shí)間是瞬時(shí)的,不象電橋原理測溫那樣,電流流經(jīng)熱電阻時(shí)發(fā)熱引起測量誤差,因此采用四線(xiàn)制接法,配合四線(xiàn)熱電阻，智能衡量前端測量溫度的精度可達到甚至超過(guò)目前實(shí)驗室的測量精度。
3實(shí)際應用
　　由于8m長(cháng)鎧裝四線(xiàn)熱電阻在煤粉倉溫度測量中第一次應用，我們在查找煤粉倉溫度偏高的原因的過(guò)程中,根據以往的經(jīng)驗，曾經(jīng)將四線(xiàn)熱電阻誤判斷為雙只熱電阻,也曾懷疑六根熱電阻的性能太差。最后才找到誤差太大的根本原因:施工時(shí)安裝人員按如圖3(b)所示接線(xiàn),這樣6.4Ω(2r)線(xiàn)電阻被加到熱電阻上,造成六個(gè)測點(diǎn)顯示溫度比實(shí)際溫度高出16個(gè)左右的測量誤差。
4結束語(yǔ)
　　雖然8m長(cháng)鎧裝四線(xiàn)熱電阻只在煤粉倉溫度測點(diǎn)上應用.但類(lèi)似煤粉倉的容器(如大型罐體、加熱體)在工業(yè)生產(chǎn)中卻很多,有的罐體內盛有易燃、易燦的危險品:有的是被加熱的原料,需要嚴格控制其溫度這些容器更需要有正確可靠的溫度測點(diǎn)作為其絕對安全的保障。