熱電阻溫度計(jì)課件

工業(yè)上常用電阻式測(cè)溫儀表來(lái)測(cè)量-200～+600℃之間的溫度，在特殊情況下可測(cè)量極低或高達(dá)1000℃的溫度。電阻式測(cè)溫儀表的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高；在中、低溫下（500℃以下）測(cè)量，輸出信號(hào)比熱電偶大很多，靈敏度高；由于其輸出也是電信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)傳和多點(diǎn)切換測(cè)量。電阻體是測(cè)溫敏感元件，有導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩類(lèi)。

熱電阻溫度計(jì)是由熱電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)線(xiàn)所組成。工業(yè)上常用電阻式測(cè)溫儀表來(lái)測(cè)量-200～+600℃之1第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)

熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200～+500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。一、測(cè)溫原理

利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。

31對(duì)于線(xiàn)性變化的熱電阻來(lái)說(shuō)，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-202常用電橋測(cè)量電阻Rt的變化，并轉(zhuǎn)化為電壓輸出

R4R3R2RtAEBCDΔU圖5.17不平衡電橋原理當(dāng)溫度處于測(cè)量下限時(shí)，Rt＝Rtmin設(shè)計(jì)橋路電阻，滿(mǎn)足R3×Rtmin＝R2×R4此時(shí)電橋平衡，△U＝0當(dāng)溫度上升時(shí)，橋路失去平衡設(shè)某一時(shí)刻Rt＝Rtmin+ΔRt

常用電橋測(cè)量電阻Rt的變化，并轉(zhuǎn)化為電壓輸出R4R3R2R3

電橋電源E為穩(wěn)壓電源。電橋有電流流過(guò)時(shí)，連接導(dǎo)線(xiàn)和熱電阻會(huì)發(fā)熱而引起附加溫度誤差，在設(shè)計(jì)和使用中要求這種誤差不超過(guò)0.2%。通常當(dāng)流過(guò)熱電阻6mA電流時(shí)，因發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生的誤差約0.1℃，一般選擇流過(guò)熱電阻的電流為3mA。熱電阻的引線(xiàn)方式1、兩線(xiàn)制：在熱電阻感溫體兩端各連一根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方式。兩線(xiàn)制引線(xiàn)方式適用于引線(xiàn)不長(zhǎng)，測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。2、三線(xiàn)制：在熱電阻感溫體一端連一根導(dǎo)線(xiàn)，另一端連兩根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方式。這種引線(xiàn)方式可以消除引線(xiàn)電阻對(duì)測(cè)量的影響。AbacCDR0r1r1r1ER4R3R2RtBΔU圖5.18熱電阻三線(xiàn)制橋路連接電橋電源E為穩(wěn)壓電源。電橋有電流流過(guò)時(shí)，連接導(dǎo)線(xiàn)4

3、四線(xiàn)制連線(xiàn)：熱電阻體的兩端各連接兩根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方式為四線(xiàn)制。其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒流源I，在熱電阻上產(chǎn)生的壓降通過(guò)另兩根引線(xiàn)引至電位差計(jì)進(jìn)行測(cè)量。這種接線(xiàn)方式能完全消除引線(xiàn)電阻帶來(lái)的附加誤差，這種引線(xiàn)方式主要用于高精度的溫度檢測(cè)。3、四線(xiàn)制連線(xiàn)：熱電阻體的兩端各連接兩根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方5必須指出，無(wú)論是三線(xiàn)制還是四線(xiàn)制，引線(xiàn)都應(yīng)該從熱電阻感溫元件的根部引出，不能從熱電阻的接線(xiàn)端子上分出。

3．熱電阻材料及常用熱電阻作為熱電阻的材料一般要求是：電阻溫度系數(shù)、電阻率要大；熱容量要小；在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線(xiàn)性；價(jià)格便宜。必須指出，無(wú)論是三線(xiàn)制還是四線(xiàn)制，引線(xiàn)都應(yīng)該從熱電阻感溫元件6第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)331.鉑電阻

金屬鉑容易提純,在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性,有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。

要確定Rt～t的關(guān)系,首先要確定R0的大小。R0不同,Rt～t的關(guān)系也不同。這種Rt～t的關(guān)系稱(chēng)為分度表,用分度號(hào)來(lái)表示。

目前我國(guó)常用的鉑電阻有兩種，分度號(hào)Pt100和Pt10，最常用的是Pt100，R（0℃）＝100.00Ω。

第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)331.鉑電阻金屬鉑容易提純,7第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)342.銅電阻

金屬銅易加工提純，價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為-50～+150℃內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。在-50～+150℃的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線(xiàn)性的。即

工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R0＝50Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu50。另一種是R0＝100Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)342.銅電阻金屬銅易加工提84．熱電阻溫度傳感器的結(jié)構(gòu)（1）普通熱電阻溫度傳感器工業(yè)用普通熱電阻溫度傳感器由電阻體、絕緣套管、保護(hù)管、接線(xiàn)盒和連接電阻體與接線(xiàn)盒的引出線(xiàn)等部件組成。絕緣套管、保護(hù)管、接線(xiàn)盒與熱電偶溫度傳感器基本相同，絕緣套管一般使用雙芯或四芯氧化鋁絕緣材料，引出線(xiàn)穿過(guò)絕緣管。電阻體和引出線(xiàn)均裝在保護(hù)管內(nèi)。熱電阻溫度傳感器外形與熱電偶溫度傳感器相同。鉑電阻體常見(jiàn)形式如圖5.19所示，

4．熱電阻溫度傳感器的結(jié)構(gòu)（1）普通熱電阻溫度傳感器工業(yè)用普9圖5.19（a）為云母片做骨架，把云母片兩邊做成鋸齒狀，將鉑絲繞在云母骨架上，然后用兩片無(wú)鋸齒云母夾住，再用銀帶扎緊。鉑絲采用雙線(xiàn)法繞制，以消除電感

。圖5.19鉑電阻體的結(jié)構(gòu)1-引出銀線(xiàn)；2-鉑絲；3-鋸齒形云母骨架；4-保護(hù)用云母片；5-銀綁帶；6-鉑電阻橫截面；7-保護(hù)套管；8-石英骨架（b）采用石英玻璃，具有良好的絕緣和耐高溫特性，把鉑絲雙繞在直徑為3mm的石英玻璃上，為使鉑絲絕緣和不受化學(xué)腐蝕、機(jī)械損傷，在石英管外再套一個(gè)外徑為5mm的石英管。鉑電阻體用銀絲作為引出線(xiàn)。圖5.19（a）為云母片做骨架，把云母片兩邊做成鋸齒狀，將鉑10銅電阻體結(jié)構(gòu)如圖5.20所示。它采用直徑約0.1mm的絕緣銅線(xiàn)（它包括錳銅或鎳銅部分）采用雙線(xiàn)繞法分層繞在圓柱形塑料支架上。用直徑1mm的銅絲或鍍銀銅絲做引出線(xiàn)。圖5.20銅電阻體的結(jié)構(gòu)1-線(xiàn)圈骨架；2-銅熱電阻絲；3-補(bǔ)償組；4-銅引出線(xiàn)；為改善熱傳導(dǎo)，在電阻體與保護(hù)管之間常置有金屬夾持件或內(nèi)套管。銅電阻體結(jié)構(gòu)如圖5.20所示。它采用直徑約0.1mm的絕緣銅11（2）鎧裝熱電阻

鎧裝熱電阻是將電阻體與引出線(xiàn)焊接好后，裝入金屬小套管，再充填以絕緣材料粉末，最后密封，經(jīng)冷拔、旋鍛加工而成的組合體。

由于鎧裝熱電阻的體積可以做得很小，因此它的熱慣性小，反應(yīng)速度快。除電阻體部分外，其它部分可以做任何方向彎曲，因此它具有良好的耐震動(dòng)和抗沖擊的性能，并且不易被有害介質(zhì)所侵蝕，其使用壽命比普通熱電阻長(zhǎng)。

（2）鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是將電阻體與引出線(xiàn)125．熱電阻測(cè)溫儀表的應(yīng)用注意的幾個(gè)問(wèn)題（1）熱電阻測(cè)溫儀表常用來(lái)測(cè)量-200～+600℃之間的溫度。（2）熱電阻的顯示儀表必須與熱電阻配套。（3）動(dòng)態(tài)誤差。由于電阻體體積較大，熱容量大，其動(dòng)態(tài)誤差比熱電偶大，這也制約了熱電阻在快速測(cè)溫中的應(yīng)用。（4）連線(xiàn)電阻變化與熱電阻阻值變化產(chǎn)生疊加，引起測(cè)量誤差。應(yīng)采用三線(xiàn)制接法予以消除。（5）熱電阻通電發(fā)熱引起誤差。在實(shí)際測(cè)溫中，熱電阻流過(guò)電流使熱電阻發(fā)熱，從而引起誤差。（6）熱電阻的安裝與熱電偶的安裝要求基本相同。5．熱電阻測(cè)溫儀表的應(yīng)用注意的幾個(gè)問(wèn)題（1）熱電阻測(cè)溫儀表常13鉑電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：鉑電阻溫度計(jì)精度高，穩(wěn)定性好、性能可靠，但電阻與溫度有非線(xiàn)性。

銅電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：銅電阻溫度計(jì)溫度系數(shù)大，電阻與溫度線(xiàn)性好，銅容易加工提純，價(jià)格便宜，但溫度測(cè)量范圍較窄。熱電偶特點(diǎn)熱電阻特點(diǎn)熱電偶兩端存在溫差就有熱電勢(shì)輸出，能直接測(cè)量，但需要冷端溫度補(bǔ)償。①同溫度下輸出信號(hào)大，易于測(cè)量；②熱電阻測(cè)量要借助外電源，如電橋橋臂電阻變化轉(zhuǎn)化成電壓輸出；③和熱電偶比，熱電阻感溫體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，熱慣性大不適宜測(cè)體積狹小和溫度變化快的溫度；④抗機(jī)械強(qiáng)度與振動(dòng)性能較差；⑤同類(lèi)材料制成的熱電阻不如熱電偶測(cè)溫上限高，但在低溫區(qū)（t<0℃），用熱電阻測(cè)溫較好。鉑電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：鉑電阻溫度計(jì)精度高，穩(wěn)定性好、性能可靠，但145．3．2熱敏電阻傳感器

熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變的特性制成的溫度傳感器。大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻是由各種氧化物按一定比例混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。半導(dǎo)體熱敏電阻可制成片狀、柱狀和珠狀，如圖5.21所示。圖5.21半導(dǎo)體熱敏電阻結(jié)構(gòu)1-電阻體；2-引出線(xiàn)；3-玻璃保護(hù)管；4-引出極；5-錫箔；6-密封材料；7導(dǎo)體5．3．2熱敏電阻傳感器熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻151.半導(dǎo)體熱敏電阻的特性熱敏電阻的主要特性有溫度特性和伏安特性。（1）溫度特性熱敏電阻按其性能可分為負(fù)溫度系數(shù)NTC型熱敏電阻；正溫度系數(shù)PTC型熱敏電阻；臨界溫度CTR型熱敏電阻三種。

NTC型熱敏電阻:主要由錳、鐵、鎳、鈷、鈦、鉬、鎂等復(fù)合氧化物高溫?zé)Y(jié)而成。不同的材質(zhì)組合，可以得到不同的熱敏電阻。電阻溫度系數(shù)為負(fù)，電阻值隨溫度升高而減小。PTC型熱敏電阻：可用作位式（開(kāi)關(guān)型）溫度檢測(cè)元件。1.半導(dǎo)體熱敏電阻的特性熱敏電阻的主要特性有溫度特性和伏安特16（2）伏安特性

熱敏電阻上的端電壓與通過(guò)熱敏電阻的電流之間的關(guān)系稱(chēng)為伏安特

圖5.23熱敏電阻的伏安特性熱敏電阻只有在小電流范圍內(nèi)端電壓和電流成正比。但當(dāng)電流增加到一定數(shù)值時(shí)，元件由于溫度升高而阻值下降，故電壓反而下降。因此，要根據(jù)熱敏電阻的允許功耗線(xiàn)來(lái)確定電流，在測(cè)溫中電流不能選得太高。

（2）伏安特性熱敏電阻上的端電壓與通過(guò)熱敏電阻的電流172.熱敏電阻的特點(diǎn)（1）靈敏度高。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大，一般是金屬的十多倍，因此可大大降低對(duì)儀器、儀表的要求。（2）體積小、熱慣性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)不同要求，制成各種形狀。（3）化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)。（4）熱敏電阻的缺點(diǎn)是復(fù)現(xiàn)性和互換性差，非線(xiàn)性嚴(yán)重。測(cè)溫范圍較窄，目前只能達(dá)到-50～300℃。2.熱敏電阻的特點(diǎn)（1）靈敏度高。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金183．熱敏電阻的線(xiàn)性化

由于熱敏電阻具有較大的非線(xiàn)性特性，用于測(cè)量時(shí)，一般需要經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化處理，使輸出電壓與溫度關(guān)系基本上成線(xiàn)性。

T/℃R/Ω0TLTMTHRHRMRL+VCCVO差放RtRRARB圖5.24熱電阻線(xiàn)性化電路R熱敏電阻R-T特性線(xiàn)性化后R-T特性3．熱敏電阻的線(xiàn)性化由于熱敏電阻具有較大19T/℃R/Ω0TLTMTHRHRMRL+VCCVO差放RtRRARB圖5.24熱電阻線(xiàn)性化電路R熱敏電阻R-T特性線(xiàn)性化后R-T特性串聯(lián)在熱敏電阻中的R的最佳值為電源電壓的變動(dòng)會(huì)影響輸出，所以必須采用穩(wěn)壓電源。熱敏電阻參數(shù)僅提供25℃時(shí)的標(biāo)稱(chēng)電阻值，因此在確定TL、TH后，RL、RM、RH在實(shí)測(cè)時(shí)較為準(zhǔn)確。T/℃R/Ω0TLTMTHRHRMRL+VCCVO差放RtR204．熱敏電阻的應(yīng)用

NTC熱敏電阻除了用于溫度測(cè)量外，還適用于轉(zhuǎn)換電源、開(kāi)關(guān)電源、UPS電源、各類(lèi)電加熱器、電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器、各種電子裝置電源電路的保護(hù)等。

在電源電路中串接一個(gè)功率型NTC熱敏電阻器，能有效地抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流。（開(kāi)機(jī)時(shí)，溫度低，電阻大，能抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流，電路工作一段時(shí)間后，溫度升高，電阻減?。┩瓿梢种评擞侩娏髯饔靡院?，功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不計(jì)，不會(huì)對(duì)正常的工作電流造成影響。所以，在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器，是抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌，以保證電子設(shè)備免遭破壞的最為簡(jiǎn)便而有效的措施。

4．熱敏電阻的應(yīng)用NTC熱敏電阻除了用于溫度測(cè)量外，還適21PTC熱敏電阻的一個(gè)特點(diǎn)是在溫度和電阻值上升到一定的程度后，可以自動(dòng)保存自身的溫度。PTC熱敏電阻主要用于電子鎮(zhèn)流器的過(guò)流過(guò)熱保護(hù)，直接串聯(lián)在負(fù)載電路中，在線(xiàn)路出現(xiàn)異常狀況時(shí)，能夠自動(dòng)限制過(guò)電流或阻斷電流，當(dāng)故障排除后又恢復(fù)原態(tài)，俗稱(chēng)“萬(wàn)次保險(xiǎn)絲”。用于各種熒光燈電子鎮(zhèn)流器、電子節(jié)能燈中，不必改動(dòng)線(xiàn)路。將適當(dāng)?shù)臒崦綦娮杵骺缃釉跓艄艿闹C振電容器兩端，可以變電子鎮(zhèn)流器、電子節(jié)能燈的硬啟動(dòng)為預(yù)熱啟動(dòng)，使燈絲的預(yù)熱時(shí)間達(dá)0.4～2秒可延長(zhǎng)燈管壽命三倍以上。PTC熱敏電阻的一個(gè)特點(diǎn)是在溫度和電阻值上升到一定的程度后，225.4溫度變送器

根據(jù)輸入信號(hào)的不同，DDZ-Ⅲ型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類(lèi)型。

36溫度變送器與測(cè)溫元件配合使用將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mADC或1～5VDC，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)檢測(cè)或自動(dòng)控制。

直流毫伏變送器是將直流毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)，而熱電偶、熱電阻溫度變送器是將溫度信號(hào)線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)。

溫度變送器可分為以DDZ-Ⅲ溫度變送器為主流的模擬溫度變送器和智能化溫度變送器兩大類(lèi)。在結(jié)構(gòu)上，一體化結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)。本節(jié)介紹DDZ-Ⅲ溫度變送器、一體化溫度變送器和智能化溫度變送器。5．4．1DDZ-Ⅲ溫度變送器5.4溫度變送器根據(jù)輸入信號(hào)的不同，DDZ-Ⅲ型溫度變送23DDZ-Ⅲ型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測(cè)元件、輸入電路、放大電路和反饋電路,其原理框圖如圖5-15所示。溫度檢測(cè)元件輸入電路放大電路反饋電路被測(cè)溫度輸出電流I0圖5-15溫度變送器原理框圖37DDZ-Ⅲ溫度變送器屬安全火花防爆儀表，采用四線(xiàn)制連接方式，分為量程單元和放大單元兩部分，它們分別設(shè)置在兩塊印刷電路板上，用接插件相連接.

放大單元是通用的，而量程單元隨品種、測(cè)量范圍不同而不同。DDZ-Ⅲ型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可24I0Ei放大單元量程單元4～20mADC24VDC圖5.25直流毫伏變送器構(gòu)成框圖橋路部分整流濾波功率放大前置運(yùn)放反饋回路隔離輸出DC/AC/DCVzVf表示供電回路表示信號(hào)傳遞回路直流毫伏變送器是把直流毫伏信號(hào)Ei轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)。1.直流毫伏變送器在量程單元中調(diào)Vz可實(shí)現(xiàn)調(diào)零，調(diào)反饋信號(hào)Vf可實(shí)現(xiàn)調(diào)量程調(diào)整，放大單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大、調(diào)制和隔離。I0Ei放大單元量程單元4～20mADC24VDC圖5.25252．熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器與熱電偶配合使用，要求將溫度信號(hào)線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換為4～20mADC電流信號(hào)或1～5VDC電壓信號(hào)。熱電偶測(cè)量溫度的兩個(gè)特點(diǎn)：①需冷端溫度恒定，②熱電偶的熱電勢(shì)與熱端溫度成非線(xiàn)性的關(guān)系VftI0VzEi量程單元4～20mADC圖5.26熱電偶溫度變送器構(gòu)成框圖冷端補(bǔ)償和零點(diǎn)調(diào)整整流濾波放大單元非線(xiàn)性反饋校正表示供電回路表示信號(hào)傳遞回路熱電偶2．熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器與熱電偶配合使用，要求將26不同分度號(hào)熱電偶的熱電特性不相同，故與熱電偶配套的溫度變送器的非線(xiàn)性反饋電路隨熱電偶的分度號(hào)和測(cè)溫的范圍不同而不同，因此，不同分度號(hào)熱電偶溫度變送器不能通用。圖5.27熱電偶溫度變送器接線(xiàn)端子圖24VDC1～5VDC輸出4～20mADC輸出“A”、“B”分別代表熱電偶正負(fù)極連接端；“+”、“-”為24VDC電源的正負(fù)極接線(xiàn)端；“4”、“5”為熱電偶溫度變送器的1～5VDC電壓輸出端；“7”、“8”為熱電偶溫度變送器的4～20mADC電流輸出端；有零點(diǎn)和量程調(diào)節(jié)螺釘。不同分度號(hào)熱電偶的熱電特性不相同，故與熱電偶配套的溫度變送器273．熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器與熱電阻配合使用，要求將溫度信號(hào)線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換為4～20mADC電流信號(hào)或1～5VDC電壓信號(hào)。熱電阻傳感器的輸出量是電阻，需引入橋路，將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化；由于熱電阻溫度特性具有非線(xiàn)性，故在直流毫伏線(xiàn)路的基礎(chǔ)上需引入線(xiàn)性化環(huán)節(jié)。VfI0VzEi量程單元4～20mADC圖5.28熱電阻溫度變送器構(gòu)成框圖零點(diǎn)調(diào)整放大單元反饋表示供電回路表示信號(hào)傳遞回路線(xiàn)性化器整流濾波熱電阻t3．熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器與熱電阻配合使用，要求將28電阻溫度變送器的線(xiàn)性化電路:采用的是熱電阻兩端電壓信號(hào)正反饋的方法，使流過(guò)熱電阻的電流隨電壓增大而增大，即電流隨溫度的增高而增大，最終使熱電阻兩端的電壓信號(hào)與被測(cè)溫度呈線(xiàn)性關(guān)系。由于熱電阻溫度變送器本質(zhì)上測(cè)量的是電阻的變化，故它對(duì)引線(xiàn)電阻的要求較高，一般采用三線(xiàn)制接法。圖5.29熱電阻溫度變送器接線(xiàn)端子圖24VDC1～5VDC輸出4～20mADC輸出“A”、“B”“H”分別代表熱電阻連接端；“+”、“-”為24VDC電源的正負(fù)極接線(xiàn)端；“4”、“5”為1～5VDC電壓輸出端；“7”、“8”為4～20mADC電流輸出端；有零點(diǎn)和量程調(diào)節(jié)螺釘。電阻溫度變送器的線(xiàn)性化電路:采用的是熱電阻兩端電壓信號(hào)正反294．DDZ-Ⅲ溫度變送器防爆措施DDZ-Ⅲ溫度變送器安全火花防爆措施有三條：在輸入、輸出及電源回路之間通過(guò)變壓器而相互隔離；在輸入端設(shè)有限壓和限流元件；在輸出端及電源端裝有大功率二極管及熔斷絲。5．4．2一體化溫度變送器1．一體化熱電偶溫度變送器一體化熱電偶溫度變送器可以對(duì)各種固體、液體、氣體溫度進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)用于溫度自動(dòng)檢測(cè)、控制的各個(gè)領(lǐng)域。一體化溫度變送器的主要特點(diǎn)是將傳感器與變送器融為一體圖示一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖它是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線(xiàn)盒或?qū)Ｓ媒泳€(xiàn)盒內(nèi)的一種溫度變送器。4．DDZ-Ⅲ溫度變送器防爆措施5．4．2一體化溫度變送30一體化熱電偶溫度變送器的變送單元置于熱電偶的接線(xiàn)盒中，取代接線(xiàn)座。安裝后的一體化熱電偶溫度變速器外觀(guān)結(jié)構(gòu)如圖5.31所示。1-變送器模塊；2-穿線(xiàn)孔；3-接線(xiàn)盒；4-進(jìn)線(xiàn)孔；5-固定裝置；6-保護(hù)套管；7-熱電極圖5.31一體化熱電偶溫度變送器構(gòu)成框圖變送器模塊采用航天技術(shù)電子線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式，減少了元器件；采用全密封結(jié)構(gòu)，用環(huán)氧樹(shù)脂澆注，抗震動(dòng)、防潮濕、防腐蝕、耐溫性能好，可用于惡劣的使用環(huán)境。變送器模塊的正常工作溫度-20～+80℃一體化熱電偶溫度變送器的變送單元置于熱電偶的接線(xiàn)盒中，取代接31變送器模塊外形如圖5.32所示圖5.32變送器模塊外形圖中“1”、“2”分別代表熱電偶正負(fù)極連接端；“4”、“5”為電源和信號(hào)線(xiàn)的正負(fù)極接線(xiàn)端；“6”為零點(diǎn)調(diào)節(jié)；“7”為量程調(diào)節(jié)。一體化熱電偶溫度變送器采用兩線(xiàn)制，即電源和信號(hào)公用兩根線(xiàn)，在提供24V供電同時(shí)，輸出4～20mA電流信號(hào)。一體化熱電偶溫度變送器的安裝與其它熱電偶安裝要求基本相同，但要注意感溫元件與大地間應(yīng)保持良好絕緣，不然將直接影響測(cè)量準(zhǔn)確性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響儀表的正常運(yùn)行。兩根熱電極對(duì)應(yīng)插入“1”和“2”接線(xiàn)柱，擰緊頂緊螺絲。將變送器固定在接線(xiàn)盒內(nèi)，接好信號(hào)線(xiàn)，封接線(xiàn)盒蓋，則一體化溫度變送器組裝完成。變送器模塊外形如圖5.32所示圖5.32變送器模塊外形322．一體化熱電阻溫度傳感器與一體化熱電偶溫度傳感器一樣，一體化熱電阻溫度傳感器將熱電阻與變送器融為一體；將溫度值經(jīng)熱電阻測(cè)量后，轉(zhuǎn)換成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。圖5.34變送器模塊外形+6274531（a）三線(xiàn)制+627451（b）二線(xiàn)制圖中，“1”“2”為熱電阻引出線(xiàn)接線(xiàn)端，“3”為熱電阻三線(xiàn)制輸入的引線(xiàn)補(bǔ)償端接線(xiàn)柱。若采用引出線(xiàn)二線(xiàn)輸入，則“3”和“2”必須短接，即實(shí)現(xiàn)一體化安裝。如圖5.34（a）所示，提供三線(xiàn)制接法。2．一體化熱電阻溫度傳感器與一體化熱電偶溫度傳感器一樣，一體33智能式溫度變送器主要采用HART協(xié)議通信方式和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信方式，不管采用何種通信方式，智能化溫度變送器一般具有通用性強(qiáng)，使用方便靈活，具有各種補(bǔ)償功能，控制功能，通信功能和自診斷功能等特點(diǎn)。5．4．3智能式溫度變送器HART協(xié)議HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。

HART通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信。

智能式溫度變送器主要采用HART協(xié)議通信方式和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信方34在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)量、過(guò)程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過(guò)HART協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作的事情就是把文字寫(xiě)到信紙上裝進(jìn)信封，最后打成郵包，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，根據(jù)不同的地址發(fā)到不同地方，然后再一層層解開(kāi)，到用戶(hù)那里看到的是真正的內(nèi)容

如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)定，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行壽命監(jiān)視，程序下載等遠(yuǎn)程組態(tài)，設(shè)定和診斷）HART儀表都能提供儀表本身的信息，包括儀表的型號(hào)、測(cè)量范圍、制造廠(chǎng)名稱(chēng)、材料、工位號(hào)等，因此，調(diào)試人員從屏幕上就能知道各個(gè)工位上安裝的儀表是否是正確的儀表，而不必到現(xiàn)場(chǎng)去一一確認(rèn)。

在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，35有一家煉油廠(chǎng)，因?yàn)橐慌_(tái)液位變送器的輸出信號(hào)連接處出現(xiàn)結(jié)露而引起部分短路，但運(yùn)行人員又無(wú)法判斷信號(hào)的可信性，最終造成溢罐，工廠(chǎng)全部停工，直接損失30萬(wàn)美元。如果采用HART儀表，就可以避免這類(lèi)損失。

由于HART儀表不斷向系統(tǒng)提供儀表自身的狀態(tài)信息，因此，儀表維修人員對(duì)在線(xiàn)儀表的工作狀態(tài)十分清楚。不像采用模擬儀表時(shí)，只能依靠經(jīng)驗(yàn)和推理來(lái)懷疑某臺(tái)儀表有問(wèn)題，然后到現(xiàn)場(chǎng)去拆卸，送到儀表車(chē)間校驗(yàn)，而結(jié)果往往儀表是正常的?，F(xiàn)在已經(jīng)可以進(jìn)行設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理以及實(shí)施前瞻性維護(hù)。有一家煉油廠(chǎng)，因?yàn)橐慌_(tái)液位變送器的輸出信號(hào)連接處出現(xiàn)結(jié)露而引36現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)定義：４－２０mA只能單向傳輸一個(gè)測(cè)量信號(hào)，若傳輸上述大量信息，必得增加電纜數(shù)量，使系統(tǒng)費(fèi)用增加?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)Fieldbus能夠支持雙向，多支路，多變量，全數(shù)字化的信息傳輸，大大節(jié)約電纜，因此現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用戶(hù)的需求產(chǎn)生了。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)（特點(diǎn)）（優(yōu)點(diǎn)）（１）提高準(zhǔn)確度引入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可消除模擬通信方式中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)產(chǎn)生的誤差，提高傳輸精度．現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多37（２）了解控制的實(shí)時(shí)性（３）

取消I/O的轉(zhuǎn)換（柜）（４）

節(jié)約信號(hào)電纜（５）

雙向通信（６）

多變量檢測(cè)和傳遞用一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)過(guò)程變量用一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表可將測(cè)量的變量全部傳遞出去如：一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)傳遞一個(gè)控制信號(hào)。一個(gè)開(kāi)環(huán)信號(hào)和兩個(gè)限位信號(hào)。如果采用系統(tǒng)—-現(xiàn)場(chǎng)儀表則需要4根導(dǎo)線(xiàn)（根），而采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表，則需要一根導(dǎo)線(xiàn)。（２）了解控制的實(shí)時(shí)性（６）

多變量檢測(cè)和傳遞38操作站

控制站

操作站DCSFCS操作站控制站 操作站DCSFCS39熱電阻溫度計(jì)課件405．4．3智能式溫度變送器39以SMART公司的TT302溫度變送器為例加以介紹。優(yōu)點(diǎn)

可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度；具有量程范圍寬、精度高；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)；質(zhì)量輕；安裝維護(hù)方便。結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。5．4．3智能式溫度變送器39以SMART公司的TT302溫41輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖示TT302溫度變送器基本構(gòu)成框圖40TT302溫度變送器具有雙通道輸入，可接受兩個(gè)測(cè)量信號(hào)，用戶(hù)可以通過(guò)上位管理計(jì)算機(jī)或掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信電纜上的手持式組態(tài)器，對(duì)變送器進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)，調(diào)用或刪除功能模塊?？蓪?shí)現(xiàn)需要的控制策略。既可以直接安裝在傳感器上；也可通過(guò)支架安裝在管線(xiàn)或平面上。輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖示TT302溫度42控制站沒(méi)有取消低層的基本控制功能由現(xiàn)場(chǎng)一般儀表完成高層的基本控制功能（協(xié)調(diào)和高級(jí)控制功能）由控制站完成?？刂普緵](méi)有取消43例題分析舉例1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,在沒(méi)有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下,顯示儀表指示值為500℃,而這時(shí)冷端溫度為60℃,試問(wèn)實(shí)際溫度應(yīng)為多少?如果熱端溫度不變,設(shè)法使冷端溫度保持在20℃,此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少?解：顯示儀表指示值為500℃時(shí),由附錄三可以查得這時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為20.64mV,由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的,即

E(t,t0)=20.64(mV)

由附錄三同樣可以查得

E(t0,0)=E(60,0)=2.436(mV)

41例題分析舉例1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,在沒(méi)44例題分析由式(5-14)可以得到

E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076(mV)

由23.076mV,查附錄三,可得

t≈557℃

即被測(cè)實(shí)際溫度為557℃。當(dāng)熱端為557℃,冷端為20℃時(shí),由于E(20,0)=0.798mV,故有

E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)=23.076-0.798=22.278(mV)

由此電勢(shì),查附錄三,可得顯示儀表指示值約為538.4℃。由此可見(jiàn),當(dāng)冷端溫度降低時(shí),顯示儀表的指示值更接近于被測(cè)溫度實(shí)際值。42例題分析由式(5-14)可以得到4245例題分析2.如果用兩支鉑銠10-鉑熱電偶串聯(lián)來(lái)測(cè)量爐溫,連接方式分別如圖5-18(a)、(b)、(c)所示。已知爐內(nèi)溫度均勻,最高溫度為1000℃,試分別計(jì)算測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍(以最大毫伏數(shù)表示)。

圖5-18爐子溫度測(cè)量43例題分析2.如果用兩支鉑銠10-鉑熱電偶串聯(lián)來(lái)測(cè)量爐溫,連接46例題分析解:(a)由于這時(shí)熱電偶的冷端均為0℃,每支熱電偶對(duì)應(yīng)于1000℃時(shí)的熱電勢(shì)可以由附錄一查得

E(1000,0℃)=9.585(mV)

兩支熱電偶串聯(lián),測(cè)量?jī)x表所測(cè)信號(hào)的最大值為

Emax=2×9.585=19.17(mV)

根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測(cè)量范圍。

(b)由于這時(shí)不僅要考慮補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)引出來(lái)以后的冷端溫度(30℃),而且要考慮爐旁邊補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶的接線(xiàn)盒內(nèi)的溫度(100℃)對(duì)熱電勢(shì)的影響。44例題分析解:(a)由于這時(shí)熱電偶的冷端均為0℃,每支熱電偶47例題分析假定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)C、D與熱電偶A、B本身在100℃以下的熱電特性是相同的,所以在冷端處形成的熱電勢(shì)為E(30,0℃)=0.173(mV)

在補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)C、D與熱電偶的連接處1、4兩點(diǎn)可以認(rèn)為不產(chǎn)生熱電勢(shì),但在接線(xiàn)盒內(nèi)2、3兩點(diǎn)形成的熱電偶相當(dāng)于熱電偶在100℃時(shí)形成的熱電勢(shì),即E(100,0℃)=0.645(mV)

由于該電勢(shì)的方向與兩支熱電偶在熱端產(chǎn)生的電勢(shì)方向是相反的,所以這時(shí)總的熱電勢(shì)為E

max=2E(1000,0℃)-E(100,0℃)-E(30,0℃)=2×9.585-0.645-0.173=18.352(mV)45例題分析假定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)C、D與熱電偶A、B本身在148例題分析根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測(cè)量范圍。在這種情況下,如果爐旁邊接線(xiàn)盒內(nèi)的溫度變化,會(huì)以測(cè)量產(chǎn)生較大的影響,造成較大的測(cè)量誤差。

(c)由于這時(shí)兩支熱電偶冷端都用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)引至遠(yuǎn)離爐子處,冷端溫度為30℃,故總的熱電勢(shì)為Emax=2E(1000,0℃)-2E(30,0℃)=2×9.585-2×0.173=18.824(mV)

由此可知,在同樣都是用兩支熱電偶串聯(lián)來(lái)測(cè)量爐溫時(shí),由于接線(xiàn)不同,產(chǎn)生的熱電勢(shì)也是不相同的,在選擇測(cè)量?jī)x表時(shí),一定要考慮這種情況。46例題分析根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測(cè)量范圍。在這種情49例題分析3.在上題所述三種情況時(shí),如果由測(cè)量?jī)x表得到的信號(hào)都是15mV,試分別計(jì)算這時(shí)爐子的實(shí)際溫度。

解：在(a)情況時(shí),由于2E(t,0)=15mV,即E(t,0)=7.5mV,查表(附錄一)可得實(shí)際溫度約為814.3℃。在(b)情況時(shí),由于

2E(t,0)=15+E(30,0)+E(100,0)=15+0.173+0.645=15.818(mV)E(t,0)=7.909(mV)查表可得實(shí)際溫度約為851.2℃。47例題分析3.在上題所述三種情況時(shí),如果由測(cè)量?jī)x表得到的信號(hào)都50例題分析在(c)情況時(shí),由于2E(t,0)=15+2E(30,0)=15+2×0.173=15.346(mV)

即E(t,0)=7.673(mV)

查表可得實(shí)際溫度約為830℃。由上述例子可以看出,雖然采用了補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn),但并不能完全克服冷端溫度變化對(duì)測(cè)量的影響。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)只是將冷端由溫度變化比較劇烈的地方移至溫度變化較小的地方。如果這時(shí)冷端的溫度仍不為0℃,那么還必須考慮如何進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。48例題分析在(c)情況時(shí),由于4851例題分析4.在用熱電偶測(cè)量溫度時(shí),除了要考慮冷端溫度的影響外,還要注意熱電偶極性不能接錯(cuò);熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)要配套;熱電偶分度號(hào)與指示儀表要配套等問(wèn)題。在用熱電阻測(cè)量溫度時(shí),同樣要考慮熱電阻分度號(hào)與測(cè)量?jī)x表配套、三線(xiàn)制接法等,下面給出幾個(gè)思考題及其結(jié)論,請(qǐng)大家自行證明(或說(shuō)明)。

(1)如果熱電偶熱端為600℃,冷端為30℃,儀表的機(jī)械零點(diǎn)為0℃,沒(méi)有加以冷端溫度補(bǔ)償。問(wèn)該儀表的指示值將高于還是低于600℃?49例題分析4.在用熱電偶測(cè)量溫度時(shí),除了要考慮冷端溫度的影響外52例題分析

(2)采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,將儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至25℃,但實(shí)際上室溫(冷端溫度為10℃),問(wèn)這時(shí)儀表指示值將偏高還是偏低?(3)有S分度號(hào)動(dòng)圈儀表一臺(tái),錯(cuò)接入K分度號(hào)熱電偶,問(wèn)指示值偏高還是偏低?(4)鉑銠10-鉑熱電偶,錯(cuò)接入銅-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)(鉑銠10與銅相接,鉑與銅鎳相接),問(wèn)指示值將偏高還是偏低?(5)當(dāng)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)極性接錯(cuò)時(shí),指示值偏高還是偏低?

50例題分析(2)采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,將儀表機(jī)械53例題分析

(6)當(dāng)熱電偶短路、斷路及極性接反時(shí),與之配套的自動(dòng)電子電位差計(jì)的指針各指向哪里?(7)當(dāng)熱電阻短路或斷路時(shí),與之配套的動(dòng)圈儀表指針將指向哪里?。

(8)當(dāng)用熱電阻測(cè)溫時(shí),若不采用三線(xiàn)制接法,而連接熱電阻的導(dǎo)線(xiàn)因環(huán)境溫度升高而增加時(shí),其指示值將偏高還是偏低?51例題分析(6)當(dāng)熱電偶短路、斷路及極性接反時(shí),與之配套54ENDEND55工業(yè)上常用電阻式測(cè)溫儀表來(lái)測(cè)量-200～+600℃之間的溫度，在特殊情況下可測(cè)量極低或高達(dá)1000℃的溫度。電阻式測(cè)溫儀表的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高；在中、低溫下（500℃以下）測(cè)量，輸出信號(hào)比熱電偶大很多，靈敏度高；由于其輸出也是電信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)傳和多點(diǎn)切換測(cè)量。電阻體是測(cè)溫敏感元件，有導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩類(lèi)。

熱電阻溫度計(jì)是由熱電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)線(xiàn)所組成。工業(yè)上常用電阻式測(cè)溫儀表來(lái)測(cè)量-200～+600℃之56第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)

熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200～+500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。一、測(cè)溫原理

利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。

31對(duì)于線(xiàn)性變化的熱電阻來(lái)說(shuō)，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-2057常用電橋測(cè)量電阻Rt的變化，并轉(zhuǎn)化為電壓輸出

R4R3R2RtAEBCDΔU圖5.17不平衡電橋原理當(dāng)溫度處于測(cè)量下限時(shí)，Rt＝Rtmin設(shè)計(jì)橋路電阻，滿(mǎn)足R3×Rtmin＝R2×R4此時(shí)電橋平衡，△U＝0當(dāng)溫度上升時(shí)，橋路失去平衡設(shè)某一時(shí)刻Rt＝Rtmin+ΔRt

常用電橋測(cè)量電阻Rt的變化，并轉(zhuǎn)化為電壓輸出R4R3R2R58

電橋電源E為穩(wěn)壓電源。電橋有電流流過(guò)時(shí)，連接導(dǎo)線(xiàn)和熱電阻會(huì)發(fā)熱而引起附加溫度誤差，在設(shè)計(jì)和使用中要求這種誤差不超過(guò)0.2%。通常當(dāng)流過(guò)熱電阻6mA電流時(shí)，因發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生的誤差約0.1℃，一般選擇流過(guò)熱電阻的電流為3mA。熱電阻的引線(xiàn)方式1、兩線(xiàn)制：在熱電阻感溫體兩端各連一根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方式。兩線(xiàn)制引線(xiàn)方式適用于引線(xiàn)不長(zhǎng)，測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。2、三線(xiàn)制：在熱電阻感溫體一端連一根導(dǎo)線(xiàn)，另一端連兩根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方式。這種引線(xiàn)方式可以消除引線(xiàn)電阻對(duì)測(cè)量的影響。AbacCDR0r1r1r1ER4R3R2RtBΔU圖5.18熱電阻三線(xiàn)制橋路連接電橋電源E為穩(wěn)壓電源。電橋有電流流過(guò)時(shí)，連接導(dǎo)線(xiàn)59

3、四線(xiàn)制連線(xiàn)：熱電阻體的兩端各連接兩根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方式為四線(xiàn)制。其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒流源I，在熱電阻上產(chǎn)生的壓降通過(guò)另兩根引線(xiàn)引至電位差計(jì)進(jìn)行測(cè)量。這種接線(xiàn)方式能完全消除引線(xiàn)電阻帶來(lái)的附加誤差，這種引線(xiàn)方式主要用于高精度的溫度檢測(cè)。3、四線(xiàn)制連線(xiàn)：熱電阻體的兩端各連接兩根導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)方60必須指出，無(wú)論是三線(xiàn)制還是四線(xiàn)制，引線(xiàn)都應(yīng)該從熱電阻感溫元件的根部引出，不能從熱電阻的接線(xiàn)端子上分出。

3．熱電阻材料及常用熱電阻作為熱電阻的材料一般要求是：電阻溫度系數(shù)、電阻率要大；熱容量要小；在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線(xiàn)性；價(jià)格便宜。必須指出，無(wú)論是三線(xiàn)制還是四線(xiàn)制，引線(xiàn)都應(yīng)該從熱電阻感溫元件61第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)331.鉑電阻

金屬鉑容易提純,在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性,有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。

要確定Rt～t的關(guān)系,首先要確定R0的大小。R0不同,Rt～t的關(guān)系也不同。這種Rt～t的關(guān)系稱(chēng)為分度表,用分度號(hào)來(lái)表示。

目前我國(guó)常用的鉑電阻有兩種，分度號(hào)Pt100和Pt10，最常用的是Pt100，R（0℃）＝100.00Ω。

第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)331.鉑電阻金屬鉑容易提純,62第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)342.銅電阻

金屬銅易加工提純，價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為-50～+150℃內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。在-50～+150℃的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線(xiàn)性的。即

工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R0＝50Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu50。另一種是R0＝100Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)342.銅電阻金屬銅易加工提634．熱電阻溫度傳感器的結(jié)構(gòu)（1）普通熱電阻溫度傳感器工業(yè)用普通熱電阻溫度傳感器由電阻體、絕緣套管、保護(hù)管、接線(xiàn)盒和連接電阻體與接線(xiàn)盒的引出線(xiàn)等部件組成。絕緣套管、保護(hù)管、接線(xiàn)盒與熱電偶溫度傳感器基本相同，絕緣套管一般使用雙芯或四芯氧化鋁絕緣材料，引出線(xiàn)穿過(guò)絕緣管。電阻體和引出線(xiàn)均裝在保護(hù)管內(nèi)。熱電阻溫度傳感器外形與熱電偶溫度傳感器相同。鉑電阻體常見(jiàn)形式如圖5.19所示，

4．熱電阻溫度傳感器的結(jié)構(gòu)（1）普通熱電阻溫度傳感器工業(yè)用普64圖5.19（a）為云母片做骨架，把云母片兩邊做成鋸齒狀，將鉑絲繞在云母骨架上，然后用兩片無(wú)鋸齒云母夾住，再用銀帶扎緊。鉑絲采用雙線(xiàn)法繞制，以消除電感

。圖5.19鉑電阻體的結(jié)構(gòu)1-引出銀線(xiàn)；2-鉑絲；3-鋸齒形云母骨架；4-保護(hù)用云母片；5-銀綁帶；6-鉑電阻橫截面；7-保護(hù)套管；8-石英骨架（b）采用石英玻璃，具有良好的絕緣和耐高溫特性，把鉑絲雙繞在直徑為3mm的石英玻璃上，為使鉑絲絕緣和不受化學(xué)腐蝕、機(jī)械損傷，在石英管外再套一個(gè)外徑為5mm的石英管。鉑電阻體用銀絲作為引出線(xiàn)。圖5.19（a）為云母片做骨架，把云母片兩邊做成鋸齒狀，將鉑65銅電阻體結(jié)構(gòu)如圖5.20所示。它采用直徑約0.1mm的絕緣銅線(xiàn)（它包括錳銅或鎳銅部分）采用雙線(xiàn)繞法分層繞在圓柱形塑料支架上。用直徑1mm的銅絲或鍍銀銅絲做引出線(xiàn)。圖5.20銅電阻體的結(jié)構(gòu)1-線(xiàn)圈骨架；2-銅熱電阻絲；3-補(bǔ)償組；4-銅引出線(xiàn)；為改善熱傳導(dǎo)，在電阻體與保護(hù)管之間常置有金屬夾持件或內(nèi)套管。銅電阻體結(jié)構(gòu)如圖5.20所示。它采用直徑約0.1mm的絕緣銅66（2）鎧裝熱電阻

鎧裝熱電阻是將電阻體與引出線(xiàn)焊接好后，裝入金屬小套管，再充填以絕緣材料粉末，最后密封，經(jīng)冷拔、旋鍛加工而成的組合體。

由于鎧裝熱電阻的體積可以做得很小，因此它的熱慣性小，反應(yīng)速度快。除電阻體部分外，其它部分可以做任何方向彎曲，因此它具有良好的耐震動(dòng)和抗沖擊的性能，并且不易被有害介質(zhì)所侵蝕，其使用壽命比普通熱電阻長(zhǎng)。

（2）鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是將電阻體與引出線(xiàn)675．熱電阻測(cè)溫儀表的應(yīng)用注意的幾個(gè)問(wèn)題（1）熱電阻測(cè)溫儀表常用來(lái)測(cè)量-200～+600℃之間的溫度。（2）熱電阻的顯示儀表必須與熱電阻配套。（3）動(dòng)態(tài)誤差。由于電阻體體積較大，熱容量大，其動(dòng)態(tài)誤差比熱電偶大，這也制約了熱電阻在快速測(cè)溫中的應(yīng)用。（4）連線(xiàn)電阻變化與熱電阻阻值變化產(chǎn)生疊加，引起測(cè)量誤差。應(yīng)采用三線(xiàn)制接法予以消除。（5）熱電阻通電發(fā)熱引起誤差。在實(shí)際測(cè)溫中，熱電阻流過(guò)電流使熱電阻發(fā)熱，從而引起誤差。（6）熱電阻的安裝與熱電偶的安裝要求基本相同。5．熱電阻測(cè)溫儀表的應(yīng)用注意的幾個(gè)問(wèn)題（1）熱電阻測(cè)溫儀表常68鉑電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：鉑電阻溫度計(jì)精度高，穩(wěn)定性好、性能可靠，但電阻與溫度有非線(xiàn)性。

銅電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：銅電阻溫度計(jì)溫度系數(shù)大，電阻與溫度線(xiàn)性好，銅容易加工提純，價(jià)格便宜，但溫度測(cè)量范圍較窄。熱電偶特點(diǎn)熱電阻特點(diǎn)熱電偶兩端存在溫差就有熱電勢(shì)輸出，能直接測(cè)量，但需要冷端溫度補(bǔ)償。①同溫度下輸出信號(hào)大，易于測(cè)量；②熱電阻測(cè)量要借助外電源，如電橋橋臂電阻變化轉(zhuǎn)化成電壓輸出；③和熱電偶比，熱電阻感溫體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，熱慣性大不適宜測(cè)體積狹小和溫度變化快的溫度；④抗機(jī)械強(qiáng)度與振動(dòng)性能較差；⑤同類(lèi)材料制成的熱電阻不如熱電偶測(cè)溫上限高，但在低溫區(qū)（t<0℃），用熱電阻測(cè)溫較好。鉑電阻溫度計(jì)特點(diǎn)：鉑電阻溫度計(jì)精度高，穩(wěn)定性好、性能可靠，但695．3．2熱敏電阻傳感器

熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變的特性制成的溫度傳感器。大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻是由各種氧化物按一定比例混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。半導(dǎo)體熱敏電阻可制成片狀、柱狀和珠狀，如圖5.21所示。圖5.21半導(dǎo)體熱敏電阻結(jié)構(gòu)1-電阻體；2-引出線(xiàn)；3-玻璃保護(hù)管；4-引出極；5-錫箔；6-密封材料；7導(dǎo)體5．3．2熱敏電阻傳感器熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻701.半導(dǎo)體熱敏電阻的特性熱敏電阻的主要特性有溫度特性和伏安特性。（1）溫度特性熱敏電阻按其性能可分為負(fù)溫度系數(shù)NTC型熱敏電阻；正溫度系數(shù)PTC型熱敏電阻；臨界溫度CTR型熱敏電阻三種。

NTC型熱敏電阻:主要由錳、鐵、鎳、鈷、鈦、鉬、鎂等復(fù)合氧化物高溫?zé)Y(jié)而成。不同的材質(zhì)組合，可以得到不同的熱敏電阻。電阻溫度系數(shù)為負(fù)，電阻值隨溫度升高而減小。PTC型熱敏電阻：可用作位式（開(kāi)關(guān)型）溫度檢測(cè)元件。1.半導(dǎo)體熱敏電阻的特性熱敏電阻的主要特性有溫度特性和伏安特71（2）伏安特性

熱敏電阻上的端電壓與通過(guò)熱敏電阻的電流之間的關(guān)系稱(chēng)為伏安特

圖5.23熱敏電阻的伏安特性熱敏電阻只有在小電流范圍內(nèi)端電壓和電流成正比。但當(dāng)電流增加到一定數(shù)值時(shí)，元件由于溫度升高而阻值下降，故電壓反而下降。因此，要根據(jù)熱敏電阻的允許功耗線(xiàn)來(lái)確定電流，在測(cè)溫中電流不能選得太高。

（2）伏安特性熱敏電阻上的端電壓與通過(guò)熱敏電阻的電流722.熱敏電阻的特點(diǎn)（1）靈敏度高。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大，一般是金屬的十多倍，因此可大大降低對(duì)儀器、儀表的要求。（2）體積小、熱慣性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)不同要求，制成各種形狀。（3）化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)。（4）熱敏電阻的缺點(diǎn)是復(fù)現(xiàn)性和互換性差，非線(xiàn)性嚴(yán)重。測(cè)溫范圍較窄，目前只能達(dá)到-50～300℃。2.熱敏電阻的特點(diǎn)（1）靈敏度高。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金733．熱敏電阻的線(xiàn)性化

由于熱敏電阻具有較大的非線(xiàn)性特性，用于測(cè)量時(shí)，一般需要經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化處理，使輸出電壓與溫度關(guān)系基本上成線(xiàn)性。

T/℃R/Ω0TLTMTHRHRMRL+VCCVO差放RtRRARB圖5.24熱電阻線(xiàn)性化電路R熱敏電阻R-T特性線(xiàn)性化后R-T特性3．熱敏電阻的線(xiàn)性化由于熱敏電阻具有較大74T/℃R/Ω0TLTMTHRHRMRL+VCCVO差放RtRRARB圖5.24熱電阻線(xiàn)性化電路R熱敏電阻R-T特性線(xiàn)性化后R-T特性串聯(lián)在熱敏電阻中的R的最佳值為電源電壓的變動(dòng)會(huì)影響輸出，所以必須采用穩(wěn)壓電源。熱敏電阻參數(shù)僅提供25℃時(shí)的標(biāo)稱(chēng)電阻值，因此在確定TL、TH后，RL、RM、RH在實(shí)測(cè)時(shí)較為準(zhǔn)確。T/℃R/Ω0TLTMTHRHRMRL+VCCVO差放RtR754．熱敏電阻的應(yīng)用

NTC熱敏電阻除了用于溫度測(cè)量外，還適用于轉(zhuǎn)換電源、開(kāi)關(guān)電源、UPS電源、各類(lèi)電加熱器、電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器、各種電子裝置電源電路的保護(hù)等。

在電源電路中串接一個(gè)功率型NTC熱敏電阻器，能有效地抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流。（開(kāi)機(jī)時(shí)，溫度低，電阻大，能抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流，電路工作一段時(shí)間后，溫度升高，電阻減?。┩瓿梢种评擞侩娏髯饔靡院?，功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不計(jì)，不會(huì)對(duì)正常的工作電流造成影響。所以，在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器，是抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌，以保證電子設(shè)備免遭破壞的最為簡(jiǎn)便而有效的措施。

4．熱敏電阻的應(yīng)用NTC熱敏電阻除了用于溫度測(cè)量外，還適76PTC熱敏電阻的一個(gè)特點(diǎn)是在溫度和電阻值上升到一定的程度后，可以自動(dòng)保存自身的溫度。PTC熱敏電阻主要用于電子鎮(zhèn)流器的過(guò)流過(guò)熱保護(hù)，直接串聯(lián)在負(fù)載電路中，在線(xiàn)路出現(xiàn)異常狀況時(shí)，能夠自動(dòng)限制過(guò)電流或阻斷電流，當(dāng)故障排除后又恢復(fù)原態(tài)，俗稱(chēng)“萬(wàn)次保險(xiǎn)絲”。用于各種熒光燈電子鎮(zhèn)流器、電子節(jié)能燈中，不必改動(dòng)線(xiàn)路。將適當(dāng)?shù)臒崦綦娮杵骺缃釉跓艄艿闹C振電容器兩端，可以變電子鎮(zhèn)流器、電子節(jié)能燈的硬啟動(dòng)為預(yù)熱啟動(dòng)，使燈絲的預(yù)熱時(shí)間達(dá)0.4～2秒可延長(zhǎng)燈管壽命三倍以上。PTC熱敏電阻的一個(gè)特點(diǎn)是在溫度和電阻值上升到一定的程度后，775.4溫度變送器

根據(jù)輸入信號(hào)的不同，DDZ-Ⅲ型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類(lèi)型。

36溫度變送器與測(cè)溫元件配合使用將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mADC或1～5VDC，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)檢測(cè)或自動(dòng)控制。

直流毫伏變送器是將直流毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)，而熱電偶、熱電阻溫度變送器是將溫度信號(hào)線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)。

溫度變送器可分為以DDZ-Ⅲ溫度變送器為主流的模擬溫度變送器和智能化溫度變送器兩大類(lèi)。在結(jié)構(gòu)上，一體化結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)。本節(jié)介紹DDZ-Ⅲ溫度變送器、一體化溫度變送器和智能化溫度變送器。5．4．1DDZ-Ⅲ溫度變送器5.4溫度變送器根據(jù)輸入信號(hào)的不同，DDZ-Ⅲ型溫度變送78DDZ-Ⅲ型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測(cè)元件、輸入電路、放大電路和反饋電路,其原理框圖如圖5-15所示。溫度檢測(cè)元件輸入電路放大電路反饋電路被測(cè)溫度輸出電流I0圖5-15溫度變送器原理框圖37DDZ-Ⅲ溫度變送器屬安全火花防爆儀表，采用四線(xiàn)制連接方式，分為量程單元和放大單元兩部分，它們分別設(shè)置在兩塊印刷電路板上，用接插件相連接.

放大單元是通用的，而量程單元隨品種、測(cè)量范圍不同而不同。DDZ-Ⅲ型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可79I0Ei放大單元量程單元4～20mADC24VDC圖5.25直流毫伏變送器構(gòu)成框圖橋路部分整流濾波功率放大前置運(yùn)放反饋回路隔離輸出DC/AC/DCVzVf表示供電回路表示信號(hào)傳遞回路直流毫伏變送器是把直流毫伏信號(hào)Ei轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)。1.直流毫伏變送器在量程單元中調(diào)Vz可實(shí)現(xiàn)調(diào)零，調(diào)反饋信號(hào)Vf可實(shí)現(xiàn)調(diào)量程調(diào)整，放大單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大、調(diào)制和隔離。I0Ei放大單元量程單元4～20mADC24VDC圖5.25802．熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器與熱電偶配合使用，要求將溫度信號(hào)線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換為4～20mADC電流信號(hào)或1～5VDC電壓信號(hào)。熱電偶測(cè)量溫度的兩個(gè)特點(diǎn)：①需冷端溫度恒定，②熱電偶的熱電勢(shì)與熱端溫度成非線(xiàn)性的關(guān)系VftI0VzEi量程單元4～20mADC圖5.26熱電偶溫度變送器構(gòu)成框圖冷端補(bǔ)償和零點(diǎn)調(diào)整整流濾波放大單元非線(xiàn)性反饋校正表示供電回路表示信號(hào)傳遞回路熱電偶2．熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器與熱電偶配合使用，要求將81不同分度號(hào)熱電偶的熱電特性不相同，故與熱電偶配套的溫度變送器的非線(xiàn)性反饋電路隨熱電偶的分度號(hào)和測(cè)溫的范圍不同而不同，因此，不同分度號(hào)熱電偶溫度變送器不能通用。圖5.27熱電偶溫度變送器接線(xiàn)端子圖24VDC1～5VDC輸出4～20mADC輸出“A”、“B”分別代表熱電偶正負(fù)極連接端；“+”、“-”為24VDC電源的正負(fù)極接線(xiàn)端；“4”、“5”為熱電偶溫度變送器的1～5VDC電壓輸出端；“7”、“8”為熱電偶溫度變送器的4～20mADC電流輸出端；有零點(diǎn)和量程調(diào)節(jié)螺釘。不同分度號(hào)熱電偶的熱電特性不相同，故與熱電偶配套的溫度變送器823．熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器與熱電阻配合使用，要求將溫度信號(hào)線(xiàn)性地轉(zhuǎn)換為4～20mADC電流信號(hào)或1～5VDC電壓信號(hào)。熱電阻傳感器的輸出量是電阻，需引入橋路，將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化；由于熱電阻溫度特性具有非線(xiàn)性，故在直流毫伏線(xiàn)路的基礎(chǔ)上需引入線(xiàn)性化環(huán)節(jié)。VfI0VzEi量程單元4～20mADC圖5.28熱電阻溫度變送器構(gòu)成框圖零點(diǎn)調(diào)整放大單元反饋表示供電回路表示信號(hào)傳遞回路線(xiàn)性化器整流濾波熱電阻t3．熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器與熱電阻配合使用，要求將83電阻溫度變送器的線(xiàn)性化電路:采用的是熱電阻兩端電壓信號(hào)正反饋的方法，使流過(guò)熱電阻的電流隨電壓增大而增大，即電流隨溫度的增高而增大，最終使熱電阻兩端的電壓信號(hào)與被測(cè)溫度呈線(xiàn)性關(guān)系。由于熱電阻溫度變送器本質(zhì)上測(cè)量的是電阻的變化，故它對(duì)引線(xiàn)電阻的要求較高，一般采用三線(xiàn)制接法。圖5.29熱電阻溫度變送器接線(xiàn)端子圖24VDC1～5VDC輸出4～20mADC輸出“A”、“B”“H”分別代表熱電阻連接端；“+”、“-”為24VDC電源的正負(fù)極接線(xiàn)端；“4”、“5”為1～5VDC電壓輸出端；“7”、“8”為4～20mADC電流輸出端；有零點(diǎn)和量程調(diào)節(jié)螺釘。電阻溫度變送器的線(xiàn)性化電路:采用的是熱電阻兩端電壓信號(hào)正反844．DDZ-Ⅲ溫度變送器防爆措施DDZ-Ⅲ溫度變送器安全火花防爆措施有三條：在輸入、輸出及電源回路之間通過(guò)變壓器而相互隔離；在輸入端設(shè)有限壓和限流元件；在輸出端及電源端裝有大功率二極管及熔斷絲。5．4．2一體化溫度變送器1．一體化熱電偶溫度變送器一體化熱電偶溫度變送器可以對(duì)各種固體、液體、氣體溫度進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)用于溫度自動(dòng)檢測(cè)、控制的各個(gè)領(lǐng)域。一體化溫度變送器的主要特點(diǎn)是將傳感器與變送器融為一體圖示一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖它是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線(xiàn)盒或?qū)Ｓ媒泳€(xiàn)盒內(nèi)的一種溫度變送器。4．DDZ-Ⅲ溫度變送器防爆措施5．4．2一體化溫度變送85一體化熱電偶溫度變送器的變送單元置于熱電偶的接線(xiàn)盒中，取代接線(xiàn)座。安裝后的一體化熱電偶溫度變速器外觀(guān)結(jié)構(gòu)如圖5.31所示。1-變送器模塊；2-穿線(xiàn)孔；3-接線(xiàn)盒；4-進(jìn)線(xiàn)孔；5-固定裝置；6-保護(hù)套管；7-熱電極圖5.31一體化熱電偶溫度變送器構(gòu)成框圖變送器模塊采用航天技術(shù)電子線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式，減少了元器件；采用全密封結(jié)構(gòu)，用環(huán)氧樹(shù)脂澆注，抗震動(dòng)、防潮濕、防腐蝕、耐溫性能好，可用于惡劣的使用環(huán)境。變送器模塊的正常工作溫度-20～+80℃一體化熱電偶溫度變送器的變送單元置于熱電偶的接線(xiàn)盒中，取代接86變送器模塊外形如圖5.32所示圖5.32變送器模塊外形圖中“1”、“2”分別代表熱電偶正負(fù)極連接端；“4”、“5”為電源和信號(hào)線(xiàn)的正負(fù)極接線(xiàn)端；“6”為零點(diǎn)調(diào)節(jié)；“7”為量程調(diào)節(jié)。一體化熱電偶溫度變送器采用兩線(xiàn)制，即電源和信號(hào)公用兩根線(xiàn)，在提供24V供電同時(shí)，輸出4～20mA電流信號(hào)。一體化熱電偶溫度變送器的安裝與其它熱電偶安裝要求基本相同，但要注意感溫元件與大地間應(yīng)保持良好絕緣，不然將直接影響測(cè)量準(zhǔn)確性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響儀表的正常運(yùn)行。兩根熱電極對(duì)應(yīng)插入“1”和“2”接線(xiàn)柱，擰緊頂緊螺絲。將變送器固定在接線(xiàn)盒內(nèi)，接好信號(hào)線(xiàn)，封接線(xiàn)盒蓋，則一體化溫度變送器組裝完成。變送器模塊外形如圖5.32所示圖5.32變送器模塊外形872．一體化熱電阻溫度傳感器與一體化熱電偶溫度傳感器一樣，一體化熱電阻溫度傳感器將熱電阻與變送器融為一體；將溫度值經(jīng)熱電阻測(cè)量后，轉(zhuǎn)換成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。圖5.34變送器模塊外形+6274531（a）三線(xiàn)制+627451（b）二線(xiàn)制圖中，“1”“2”為熱電阻引出線(xiàn)接線(xiàn)端，“3”為熱電阻三線(xiàn)制輸入的引線(xiàn)補(bǔ)償端接線(xiàn)柱。若采用引出線(xiàn)二線(xiàn)輸入，則“3”和“2”必須短接，即實(shí)現(xiàn)一體化安裝。如圖5.34（a）所示，提供三線(xiàn)制接法。2．一體化熱電阻溫度傳感器與一體化熱電偶溫度傳感器一樣，一體88智能式溫度變送器主要采用HART協(xié)議通信方式和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信方式，不管采用何種通信方式，智能化溫度變送器一般具有通用性強(qiáng)，使用方便靈活，具有各種補(bǔ)償功能，控制功能，通信功能和自診斷功能等特點(diǎn)。5．4．3智能式溫度變送器HART協(xié)議HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。

HART通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信。

智能式溫度變送器主要采用HART協(xié)議通信方式和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信方89在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)量、過(guò)程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過(guò)HART協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作的事情就是把文字寫(xiě)到信紙上裝進(jìn)信封，最后打成郵包，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，根據(jù)不同的地址發(fā)到不同地方，然后再一層層解開(kāi)，到用戶(hù)那里看到的是真正的內(nèi)容

如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)定，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行壽命監(jiān)視，程序下載等遠(yuǎn)程組態(tài)，設(shè)定和診斷）HART儀表都能提供儀表本身的信息，包括儀表的型號(hào)、測(cè)量范圍、制造廠(chǎng)名稱(chēng)、材料、工位號(hào)等，因此，調(diào)試人員從屏幕上就能知道各個(gè)工位上安裝的儀表是否是正確的儀表，而不必到現(xiàn)場(chǎng)去一一確認(rèn)。

在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，90有一家煉油廠(chǎng)，因?yàn)橐慌_(tái)液位變送器的輸出信號(hào)連接處出現(xiàn)結(jié)露而引起部分短路，但運(yùn)行人員又無(wú)法判斷信號(hào)的可信性，最終造成溢罐，工廠(chǎng)全部停工，直接損失30萬(wàn)美元。如果采用HART儀表，就可以避免這類(lèi)損失。

由于HART儀表不斷向系統(tǒng)提供儀表自身的狀態(tài)信息，因此，儀表維修人員對(duì)在線(xiàn)儀表的工作狀態(tài)十分清楚。不像采用模擬儀表時(shí)，只能依靠經(jīng)驗(yàn)和推理來(lái)懷疑某臺(tái)儀表有問(wèn)題，然后到現(xiàn)場(chǎng)去拆卸，送到儀表車(chē)間校驗(yàn)，而結(jié)果往往儀表是正常的?，F(xiàn)在已經(jīng)可以進(jìn)行設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理以及實(shí)施前瞻性維護(hù)。有一家煉油廠(chǎng)，因?yàn)橐慌_(tái)液位變送器的輸出信號(hào)連接處出現(xiàn)結(jié)露而引91現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)定義：４－２０mA只能單向傳輸一個(gè)測(cè)量信號(hào)，若傳輸上述大量信息，必得增加電纜數(shù)量，使系統(tǒng)費(fèi)用增加?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)Fieldbus能夠支持雙向，多支路，多變量，全數(shù)字化的信息傳輸，大大節(jié)約電纜，因此現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用戶(hù)的需求產(chǎn)生了?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)（特點(diǎn)）（優(yōu)點(diǎn)）（１）提高準(zhǔn)確度引入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可消除模擬通信方式中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)產(chǎn)生的誤差，提高傳輸精度．現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多92（２）了解控制的實(shí)時(shí)性（３）

取消I/O的轉(zhuǎn)換（柜）（４）

節(jié)約信號(hào)電纜（５）

雙向通信（６）

多變量檢測(cè)和傳遞用一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)過(guò)程變量用一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表可將測(cè)量的變量全部傳遞出去如：一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)傳遞一個(gè)控制信號(hào)。一個(gè)開(kāi)環(huán)信號(hào)和兩個(gè)限位信號(hào)。如果采用系統(tǒng)—-現(xiàn)場(chǎng)儀表則需要4根導(dǎo)線(xiàn)（根），而采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表，則需要一根導(dǎo)線(xiàn)。（２）了解控制的實(shí)時(shí)性（６）

多變量檢測(cè)和傳遞93操作站

控制站

操作站DCSFCS操作站控制站 操作站DCSFCS94熱電阻溫度計(jì)課件955．4．3智能式溫度變送器39以SMART公司的TT302溫度變送器為例加以介紹。優(yōu)點(diǎn)

可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度；具有量程范圍寬、精度高；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)；質(zhì)量輕；安裝維護(hù)方便。結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。5．4．3智能式溫度變送器39以SMART公司的TT302溫96輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖示TT302溫度變送器基本構(gòu)成框圖40TT302溫度變送器具有雙通道輸入，可接受兩個(gè)測(cè)量信號(hào)，用戶(hù)可以通過(guò)上位管理計(jì)算機(jī)或掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信電纜上的手持式組態(tài)器，對(duì)變送器進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)，調(diào)用或刪除功能模塊。可實(shí)現(xiàn)需要的控制策略。既可以直接安裝在傳感器上；也可通過(guò)支架安裝在管線(xiàn)或平面上。輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖示TT302溫度97控制站沒(méi)有取消低層的基本控制功能由現(xiàn)場(chǎng)一般儀表完成高層的基本控制功能（協(xié)調(diào)和高級(jí)控制功能）由控制站完成。控制站沒(méi)有取消98例題分析舉例1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,在沒(méi)有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下,顯示儀表指示值為500℃,而這時(shí)冷端溫度為60℃,試問(wèn)實(shí)際溫度應(yīng)為多少?如果熱端溫度不變,設(shè)法使冷端溫度保持在20℃,此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少?解：顯示儀表指示值為500℃時(shí),由附錄三可以查得這時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為20.64mV,由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的,即

E(t,t0)=20.64(mV)

由附錄三同樣可以查得

E(t0,0)=E(60,0)=2.436(mV)

41例題分析舉例1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,在沒(méi)99例題分析由式(5-14)可以得到

E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076(mV)

由23.076mV,查附錄三,可得

t≈557℃

即被測(cè)實(shí)際溫度為557℃。當(dāng)熱端為557℃,冷端為20℃時(shí),由于E(20,0)=0.798mV,故有

E(t,t0)=E(t,0)-E(