浅谈热电阻测温精度分析与使用

摘要:主要介绍热电阻温度计的工作原理、测温系统、用途、分类等基本内容,对热电阻温度计在使用过程中出现的不同种类误差做了较为详尽地分析,并提出了热电阻使用过程中应该注意的一些问题。
引言
      电阻温度计,也称为电阻温度探测器(RTDs),是一种使用已知电阻随温度变化特性的材料所制成温度传感器。常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件,主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计,在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。铂电阻温度计是目前精确的温度计,温度覆盖范围约为13.81~903K,其误差不大于万分之一.摄氏度，它是能复现国际实用温标的基准温度计"。由于热电偶在低温范围中产生的热电势小，因而对测量仪表要求严格，而采用热电阻温度计测量低温是很适宜的。
1电阻温度计的工作原理
       热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
金属热电阻的电阻值和温度关系式为
Rt=Re[1+α(t-t0)]
式中,Rt为温度t时的阻值;Re为温度t0(通常t=0C)时对应电阻值;a为温度系数。
半导体热敏电阻的阻值和温度关系为
R.=AeBM
式中,R,为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。
2热电阻测温系统的组成

       热电阻测温系统(图1)一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成21。
必须注意以下两点:
(1)热电阻和显示仪表的分度号必须一致。
(2)为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。
3误差分析
对于一般的热电阻侧温系统,其误差组成如下:
(1)热电阻分度误差01。标准化的热电阻分度表是对同一型号热电阻的电阻温度特性进行统计分析的结果，而对具体使用的热电阻体往往因材料纯度、制造工艺有所差异,这就形成了热电阻分度误差[3]。分度误差大小不能超过表1的规定数值。

(2)自热误差△2。这是由于测量过程中电流流经热电阻时产生温升而引起的附加误差。它与电流大小及传热介质有关。我国工业上使用的热电阻限制电流一般不超过6mA,这时把热电阻置于冰点槽中，则热电阻的自热误差不超过0.1℃。
(3)线路电阻变化带来的误差△3。当环境温度变化10℃,导线电阻变化为5Ω,则二线制接线误差为2℃,三线制接线为0.1℃。此外,引线电阻.连接导线的阻值变化也将引起误差。
(4)显示仪表的基本误差△4。XMT-102型数字温度指示仪精度为0.5级，基本误差是量程范围的0.5%。
(5)其他误差05。这是指除上述误差以外的,由屏蔽绝缘不良、插入深度不够、热电阻劣化等所引起的误差为
例如测温系统采用Pt100热电阻元件,XMT--102量程为0~600℃.被测温度示值为400℃,则各项误差为:
△1=±(0.3=0.05t)=±2.3℃
△2=±0.1℃.
△3=0.19℃
△4=±(0.005×600)=±3℃
△5=±(0.001×600)+0.6℃
对于三线制测温总误差为:

4热电阻测温应注意的问题
(1)使用热电阻前必须检查它的好环,简易的检查方法是将热电阻从保护管中抽出,用万用表测量其电阻。断路和短路是很容易判断的,可用万用表的“×1Ω"档,如.测得的阻值小于R0，则可能有短路的地方;若万用表指示为无穷大，则可断定电阻体已断路。若万用表读数比R0的阻值偏高一些,说明该热电阻是正常的51。
(2)为保证测量精度,应在经过充分接触换热,即
约为时间常数的5~7倍以后再开始测量。为了减少热电阻的时效变化,应尽可能避免处于温度急剧变化的环境。
(3)在测量热电阻时,需要通以电流,虽然电流增大可以提高灵敏度,但电流过大会引起电阻发热,而造成测量误差，所以热电阻使用时电流受到限制。
(4)热电阻测量时,其插人深度不小于热电阻保护管外径的8~10倍,尽可能使热电阻受热部分增长。同时热.电阻尽可能垂直安装，以防在高温下弯曲变形。
(5)热电阻在使用中为了减小辐射热和热传导所产生的误差,应尽量使保护套管表面和被测介质温度接近，减小热电阻保护套管的黑色系数。
(6)如果引线间或者绝缘体表面.上附着有水滴或灰尘时,将使测量结果不稳定并产生误差。因此，平常使用时应注意热电阻的防水、防湿、防寒等要求。
5结束语
       总之在热电阻测温过程中,为保证温度仪表的正确可靠运行，除对上述提出的问题外，还应对仪表本身进行认真检修,对测温元件、连接线路以及切换开关的安装应符合相应的规范，不论那一个环节出现差错都会产生很大的测量误差,影响工作人员的判断,甚至不能工作。