Pt热电阻两线制、三线制与四线制接线对测温精度得影响.doc
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1、图文Pt100热电阻两线制、三线制与四线制接线对测温精度得影响1、Pt100热电阻得三种接线方式在原理上得不同: 二线制与三线制就是用电桥法测量,最后给出得就是温度值与模拟量输出值得关系。四线没有电桥,完全只就是用恒流源发送,电压计测量,最后给出测量电阻值。 2、Pt100热电阻得三种接线方式对测量精度得影响 连接导线得电阻与接触电阻会对Pt100铂电阻测温精度产生较大影响,铂电阻三线制或者四线制接线方式能有效消除这种影响。 与热电阻连接得检测设备(温控仪、PLC输入等)都有四个接线端子:I+、I-、V+、V-。其中,I+、I-端就是为了给热电阻提供恒定得电流,V+、V-就是用来监测热电阻得电
2、压变化,依次检测温度变化。请参阅下图:(1)四线制就就是从热电阻两端引出4线,接线时电路回路与电压测量回路独立分开接线,测量精度高,需要导线多。 (2)三线制就就是引出三线,Pt100B铂电阻接线时电流回路得参端与电压测量回路得参考为一条线(即检测设备得I-端子与V-端子短接)。精度稍好。(3)两线制就使引出两线,Pt100B铂电阻接线时接线时电流回路与电压测量回路合二为一(即检测设备得I-端子与V-端子短接、I+端子与V+短接短接)。测量精度差。铂热电阻得接线造成温度失真现象得研究 录入:tai-yan |时间:2007-07-24 00:44:20 | 作者: | 来源:采集所得 | 浏览
3、:158次 摘要: 项目推广中发现很多矿井主通风机得监测温度经常出现不同程度得虚高现象, 分析其原因就是测温线路得接线引起了较大得温度误差。文章对测温线路进行了理论分析, 并通过实验得出导线电阻得大小对温度影响得关系。0 引言 PT100(铂热电阻) 温度传感器具有精度高、测温范围宽、使用方便等优点, 在工业过程控制与测量系统中得到了广泛得应用。 用铂热电阻测温时, 将铂热电阻接入二次仪表, 例如巡检仪温度模块等, 通过二次仪表测量出铂热电阻得阻值,从而算出温度。这些二次仪器常用得基本类型就是采用桥式线路。目前一般采用得方法就是三线制接法。可以说, 铂热电阻测温技术应该就是非常成熟得。 但就是
4、, 我们在项目通风机在线监测系统得推广中发现, 90 %得矿井通风机得监测温度就是不准确得, 如山西得上榆泉矿、山东得朝阳矿、运河矿、王庄矿等等, 有得高出实际温度十几、二十摄氏度甚至更多。什么样得原因造成这么大得误差? 经过分析实验, 我们发现了问题所在。1 铂热电阻测温原理 我们先从铂热电阻测温得原理来瞧。若已知电阻-温度关系, 就可以用测量电阻得方法来推算出温度, 这就就是电阻温度传感器得工作原理。 当测温范围不大, 元件长度与截面积随温度改变引起得阻值变化可以忽略时, 热电阻元件得阻值随温度变化可以认为就是线性得, 可用式(1) 表示 : Rt = Rt0 1 +( t - t0) (
5、1)其中, t0 表示参考温度; Rt0 表示参考温度下铂热电阻得阻值;表示电阻元件得平均电阻温度系数, 即电阻元件得温度相对于参考温度每变化1 , 引起铂热电阻阻值相对于参考温度下得增量。对于PT100 , 在t = 0 时, Rt = 100; 当t = t1 时,Rt = Rt1 , 则有 Rt1 = 100 (1 +t1) (2)通过测量t1 温度下PT100 得阻值, 就可以通过上式得公式变形计算出此时测量端得温度。即 t1 =Rt1/100-1/ (3)铂热电阻测温电路得原理如图1 所示, 其中, Rt 为铂热电阻, R1 、R2 为固定电阻, R3 为可调电阻, A 为检流计。
6、电路工作时, 不考虑导线得电阻值, R1 、R2 、R3 、Rt 组成一个平衡电桥,改变R3 电阻得阻值, 直到电桥处于平衡状态,在此情况下, 检流计得对角线无电流通过, 电桥处于平衡位置。则有 R1 Rt = R2 R3 (4)令R1 = R2 则R3 = Rt使得R3 得阻值等于铂热电阻得阻值。这样, 就通过电桥得方法测量出t1 温度下铂热电阻得阻值, 可以进一步算出此时得温度 t1 =R3/100 -1/ (5)实际工程中, 往往铂热电阻到接入端距离很大, 会达到几十米甚至几百米, 这时候导线得阻值就不能不考虑在内了。参照图1 , 考虑导线电阻, 则新得电桥平衡得公式为 R1 ( Rt
7、+ Rob) = R2 ( R3 + Roa) (6)导线采用三芯屏蔽线, a、b、c 三点到o 点得长度相等, 导线电阻值也相等。即Rob = Roa = Roc这样两根引线得电阻对称地分别接入等式两边, 因而导线电阻RL 得影响在很大程度上被排除掉了。所以正确得接线方式应就是从铂热电阻接出三线, 对应地接入巡检仪或者温度模块。 但就是现场安装将铂热电阻接入巡检仪或者模块得时候,很多电工瞧到说明书上标注得接线图, 为了节约信号线,就从铂热电阻端两线出, 到巡检仪再并出一根线, 三线接入巡检仪。虽然也就是三线接入巡检仪(如图2 所示) , 但就是对温度有没有影响呢? 要使电桥达到平衡, 则b、
8、d 两点得电位相同, 可以得到电桥平衡式: R1 ( Rt + Roc + Rob) = R2 R3 (7)令R1 = R2 ,则R3 = Rt + Rob + Roc , Roa = Rob = Roc= RL 则 R3 = Rt + 2 RL (8)带入(3) 式, 计算出温度t1 =R3/100-1/=( Rt + 2 RL )/100 -1/与(6) 式比较, 得出温度得绝对误差为:t =RL/50RL 为导线电阻。可见, 采用这种接法时, 温度误差与导线得电阻成线性关系。2 实验 实验电缆使用北京百正电缆有限公司生产得RVVP 型号得0、2mm2 电缆。PT100 用常州武翔仪表厂生
9、产得WZP-280L50 型, 测温范围为- 200420 得铂热电阻, 以及宏格科技生产得系列采集转换模块。 由于PT100 采集温度有一个延时过程, 使巡检仪显示温度较温度计读出温度滞后一定时间, 那么如果用温度计作标定得话就不合适了。所以本实验采用宏格模块采集得温度作为标定温度。通过做实验, 发现在多个稳定温度下,即使就是200m 得线长, 按照图1 得三线制接法连接得电路测得得温度与水银温度计得误差只有0、010、3 左右, 故以图1 所示得接法用宏格模块采集到得温度精度满足工程要求, 可以作为标定温度。 实验装置如下: 把两个PT100 分别用图1 与图2 所示得两种方法用同样长度得
10、导线接入巡检仪。标准温度由宏格模块采集: 取第三个PT100 用相同长度得导线按照图1所示接法接入泓格I - 7000 远程I/ O 模块系列得I - 7033 (3通道RTD 输入) 模块, 然后经过I - 7520 (RS485 转RS232)模块转换, 输入到计算机。三个PT100 得探头放在同一盛水得容器中, 逐渐加温, 取不同温度下得测量值。经过把实验数据中图2 接法数值减去标定温度作为绝对误差, 列出绝对误差与线长在各个测点下得数值, 结果见表1 。 铜在室温时电阻率= 1175 10 - 8m , 利用公式R=(L/S)t , 计算出各长度得导线电阻。当导线长度一定时,在各个测点
11、温度下, 图2 接法测得得温度与标准温度总相差一个近似得常量, 算出平均绝对误差。把平均误差与导线电阻在坐标内作出曲线, 如图3 。 通过图3 曲线, 可以瞧出, 用图2 接法测得得温度平均误差与导线电阻呈近似线性关系, 与理论分析得结果相吻合。3 结语 铂热电阻得使用虽然简单, 但切不可想当然得在终端把两线并三线接入巡检仪或者别得测量仪表, 一定要从PT100 传感器三线接出, 并三线接入终端仪表, 否则必然存在温度虚高。有得煤矿风机得温度电缆已经固定, 重新布线比较麻烦, 也可以根据导线规格以及图3 中导线电阻与误差得关系, 测量出测点与二次仪表之间得线长, 算出导线得电阻值, 进而推算出
12、温度误差, 在二次仪表上作适当调节, 抵消掉对应得温度误差。热电阻pt100得接线 1、pt100热电阻得三种接线方式在原理上得不同: 二线制与三线制就是用电桥法测量,最后给出得就是温度值与模拟量输出值得关系。四线没有电桥,完全只就是用恒 流源发送,电压计测量,最后给出测量电阻值。 2、pt100热电阻得三种接线方式对测量精度得影响 连接导线得电阻与接触电阻会对pt100铂电阻测温精度产生较大影响,铂电阻三线制或者四线制接线方式能有效 消除这种影响。 与热电阻连接得检测设备(温控仪、PLC输入等)都有四个接线端子:I+、I-、V+、V-。其中,I+、I-端就是为了 给热电阻提供恒定得电流,V+
13、、V-就是用来监测热电阻得电压变化,依次检测温度变化。请参阅下图: (1)四线制就就是从热电阻两端引出4线,接线时电路回路与电压测量回路独立分开接线,测量精度高,需要导线多。 (2)三线制就就是引出三线,pt100B铂电阻接线时电流回路得参端与电压测量回路得参考为一条线(即检测设备得I- 端子与V-端子短接)。精度稍好。 (3)两线制就使引出两线,pt100B铂电阻接线时接线时电流回路与电压测量回路合二为一(即检测设备得I-端子与 V-端子短接、I+端子与V+短接短接)。测量精度差。 详情请参考: cJ0%-aq 三线制热电阻与温度采集模块连接图如下图所示 在采集模块中A、B两个端子就是用来接
14、收电压信号得,一般就是毫伏级电压信号。C端就是一个电流输出端子,工作时由采集模块输出一个恒定得电流信号。这样在热电阻C、B端会流过一个恒定得电流,当温度变化时,热电阻得阻值变化,这样,A、B端得电压信号就随着温度得变化而线性变化。达到测温得目得。 一般得温度表C端得输出电流就是厂家设置得,只需要接线即可。热电阻测温与抗干扰问题得处理摘要:热电阻测温与抗干扰问题得处理0 引言水泥行业目前普遍采用DCS分布式集散型计算机控制系统,具有很强得适用性与较高得可靠性,通过软件编程即可实现工艺参数得监测与控制,使水泥生产过程实现自动化控制。由于DCS系统硬件配置功能强大,对来自水泥生产现场一次检测仪表得诸
15、如Pt100热电阻测温信号、K型热电偶测温mV信号、脉冲开关量及标准电压电流信号均能直接进行信号处理,但有一个不容忽视得问题,如果来自现场得工艺参数测量信号在传输过程中混进干扰信号,DCS系统自身将很难抑制,需要在外部采取有效得措施给以解决。本文介绍Pt100热电阻测温信号异常引起故障得处理方法。1 煤磨系统热电阻测温信号异常引起得故障处理我厂煤磨系统布袋除尘器灰斗温度与煤磨轴瓦温度相继发生温度显示异常故障,其现象就是在中控室CRT上温度显示呈无规律跳跃,在现场检查测温元件正常,在PC站中继端子使用DT890C型数字万用表测得得电阻值与实际温度均呈对应关系。我们采取了更换热电阻、检查测温信号传
16、输电缆屏蔽接地、更换PC信号处理通道等措施,但都没有效果。为了找到故障原因,我们又重新铺设了1根电缆,仍不能解决问题,经过对比测试、检查分析,得到得结论就是在测温信号中混进了干扰信号,为此我们采取了如下处理方法。1、1 改变信号接地方式热电阻测温信号通常采用三线制接线方式,使用KYVRP41、5屏蔽电缆引至DCS现场站PC室CCF中继柜内,电缆屏蔽,在中继柜内接地。解决得方法就是将热电阻Pt100得B、b在中继柜端子处与电缆屏蔽接在一起,将干扰信号引入大地,以此方法消除干扰信号,即可使计算机温度显示恢复正常。 1、2 改变信号传送方式可在现场或现场站PC室内通过加装Pt100热电阻温度变换器,
17、将Pt100电阻信号转换为标准DC420mA信号,并相应改变计算机输入信号通道,这种方法也可消除信号传输过程中产生得干扰,使计算机显示得温度恢复正常,因为DC420mA信号得抗干扰能力非常强,温度变换器安装位置可依现场实际情况决定,但最好选择室内安装,这种方法得缺点就是增加了设备投资,同时需要提供变换器电源。2 水泥磨主电动机稀油站温度异常得处理我厂水泥磨主电动机因大修处理而更换了1台新电动机,轴承采用稀油润滑,相应增加了1台稀油润滑站。该油站设有4个温度测点,润滑油箱温度、加热油温、供油温度与回油温度。 这台稀油站安装调试完毕,测温系统、加热控制及油泵工作正常,投入使用。水泥磨系统准备开车生
18、产,当系统风机等设备开车后,油箱温度、供油温度、回油温度均发生温度显示异常故障,而加热油温因环境温度低,加热器工作使油温高而未受影响。故障现象就是在中控室CRT显示器上温度显示在3030之间无规律跳动,现场使用DT890C型数字万用表测量上述热电阻阻值没有波动,更换计算机信号通道也未见好转。由于在安装时就发现从测温元件到现场接线盒之间得传输导线使用得就是普通导线,没有屏蔽,故决定将从PC室到现场得连接电缆直接接到测温元件端子上,中控室CRT上温度显示正常。2h后当磨机主电动机开启时,上述温度再次发生回零故障,且在030之间无规律跳动,因时间紧迫我们决定采取应急措施在PC室将连接电缆屏蔽与B、b
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