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、信號連接方式。并對電阻體在實際使用安裝和故障進行分析，并提出相應的解決辦法。

關鍵詞：電阻體;工作原理;故障處理

一、PT100的原理

PT100是電阻時溫度傳感器的一種，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、不會變質(zhì)、相當線性，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通過引線傳遞到計算機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測量結(jié)果會有較大的影響。

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線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小與導線的材質(zhì)和長度的因素有關，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U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@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線電阻引起的測量誤差。這是因為測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橋臂電阻，其連接導線（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，不存在這個問題。

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備（溫控表、PLC輸入等）都有四個接線端子。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個端子連接。

3線就是引出3線，這需要檢測設備方的I-＼V-短接。

2線就使引出2線，這需要檢測設備方的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立分開，精度高，但費線。

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，這是因為熱電阻絲較細所致。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，找到短路處進行吹干，加強絕緣即可。

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，焊后要校驗合格后才能使用。熱電阻測溫系統(tǒng)在運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

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

結(jié)束語;

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