淺談電阻體的工作原理及故障處理

陳永濤 江澎宇 仁茂

摘 要：溫度測量是化工儀表自動(dòng)化的四大參數(shù)之一，而熱電阻是溫度測量的重要傳感器，本文簡要介紹了電阻體（熱電阻）的工作原理、信號(hào)連接方式。并對(duì)電阻體在實(shí)際使用安裝和故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：電阻體;工作原理;故障處理

一、PT100的原理

PT100是電阻時(shí)溫度傳感器的一種，電阻式溫度傳感器（RTD，Resistance Temperature Detector）-一種物質(zhì)材料做成的電阻，它會(huì)隨溫度的上升而改變電阻值，如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻系數(shù)，如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。大部分電阻式溫度傳感器是以金屬做成的，其中以鉑（Pt）做成的電阻式溫度檢測器，最為穩(wěn)定-耐酸堿、不會(huì)變質(zhì)、相當(dāng)線性，最受工業(yè)界采用。

PT100溫度傳感器是一種以鉑（Pt）做成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù)，其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro（1+αT）

其中α=0.00392，Ro為100Ω（在0℃的電阻值），T為攝氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱為PT100。

R=100（1+0.00392T）-----〉R-100=0.392T-----〉T=（R-100）/0.392-----〉T=2.551（R-100）

二、熱電阻的信號(hào)連接方式

熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對(duì)測量結(jié)果會(huì)有較大的影響。

目前熱電阻的引線主要有三種方式

1、二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合

2、三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。

3、四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

熱電阻一般采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。工業(yè)上一般都采用三線制接法。熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信號(hào)，不存在這個(gè)問題。

三、二線、三線、四線熱電阻測溫原理有何區(qū)別

與熱電阻連接的檢測設(shè)備（溫控表、PLC輸入等）都有四個(gè)接線端子。I+、I-、V+、V-。

其中，I+、I-端是為了給熱電阻提供恒定的電流，V+、V-是用來監(jiān)測熱電阻的電壓變化，依次檢測溫度變化。

4線就是從熱電阻兩端引出4線，和4個(gè)端子連接。

3線就是引出3線，這需要檢測設(shè)備方的I-＼V-短接。

2線就使引出2線，這需要檢測設(shè)備方的I-＼V-、I+/V+短接。

測溫原理都一樣，只是接線區(qū)別，也就是電流回路和電壓測量回路是否分開接線的問題。

2線，電流回路和電壓測量回路合二為1，精度差。

3線，電流回路的參考位和電壓測量回路的參考位為一條線。精度稍好。

4線，電路回路和電壓測量回路獨(dú)立分開，精度高，但費(fèi)線。

四、測溫原理

熱電阻（如Pt100）是利用其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理制成的將溫度量轉(zhuǎn)換成電阻量的溫度傳感器。

溫度變送器通過給熱電阻施加一已知激勵(lì)電流測量其兩端電壓的方法得到電阻值（電壓/ 電流），再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值，從而實(shí)現(xiàn)溫度測量。

熱電阻和溫度變送器之間有三種接線方式：二線制、三線制、四線制。

五、熱電阻故障原因及處理方法

熱電阻的常見故障是熱電阻的短路和斷路。一般斷路更常見，這是因?yàn)闊犭娮杞z較細(xì)所致。斷路和短路是很容易判斷的，可用萬用表的"×1Ω"檔，如測得的阻值小于R0，則可能有短路的地方;若萬用表指示為無窮大，則可斷定電阻體已斷路。

電阻體短路一般較易處理，只要不影響電阻絲的長短和粗細(xì)，找到短路處進(jìn)行吹干，加強(qiáng)絕緣即可。

電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗(yàn)合格后才能使用。熱電阻測溫系統(tǒng)在運(yùn)行中常見故障及處理方法見表

六、熱電阻的安裝與注意事項(xiàng)

（1）在管道上安裝時(shí)，熱電阻的感溫元件應(yīng)與被測介質(zhì)形成逆流，至少應(yīng)與被測介質(zhì)流束方向成90°角;同時(shí)，應(yīng)將感溫元件總長的1/2放置在最高流速的位置，鉑電阻的護(hù)套管末端應(yīng)越過流束中心線50～70mm。

（2）熱電阻的插入深度，一般不得小于套管外徑的8～10倍，一般不應(yīng)小于300mm。如果插入深度不夠，外露部分又空氣流通，這樣所測出的溫度比實(shí)際溫度低3～4度。

（3）為避免液體、灰塵滲入電阻的接線盒內(nèi)，應(yīng)將其接線盒蓋朝上，出線孔螺栓朝下，尤其是在有雨水濺灑的場所應(yīng)特別注意。

結(jié)束語;

通過本文的介紹，使我們對(duì)熱電阻的測量方式和故障處理方法有所掌握和了解，在實(shí)際應(yīng)用過程中起到幫助。

（蘭州石化公司電儀事業(yè)部? 甘肅? 蘭州? 730050）