简述热电阻温度计原理及应用

张文毓

【摘 要】温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和科学实验中最普通、最重要的热工参数之一。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程均是在一定的温度范围内进行的。因此，温度的测量是保证生产正常进行、确保产品质量和安全生产关键环节。

【关键词】温度；热电阻

温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性，来进行间接测量。利用热平衡原理，我们可以选择某一物体同被测物体相接触来测量它的温度，当两者达到热平衡状态，选择物体与被测物体的温度相同，通过对选择物体的物理量的测量，便可得到被测物体的温度数值。其中，热电阻温度计和热电偶温度计在化工产业中得到了大众的认可，在我们龙宇煤化工各工艺流程中热电阻温度计是不可缺少仪表元器件之一。今天，我就谈一谈我对热电组温度计的认识。

1、热电阻的测温原理、特点：

热电阻是中低温区常用的一种测温元件。热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。

热电阻的结构特点：热电阻通常和显示仪表、记录仪表和变送器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从 -200℃ 至 + 600℃ 范围内的液体、蒸汽和气体介质及固体表面的温度。

（1）WZ系列装配热电阻：通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成，具有测量精度高，性能稳定可靠等优点。实际运用中以 Pt100 铂热电阻运用最为广泛。（2）WZPK系列铠装铂热电阻：铠装热电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它有下列优点：体形细长，热响应时间快，抗振動，使用寿命长等优点。

（3）隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把接线盒内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸。（4）端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝缠绕制成，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量表面温度。

热电阻测温原理及材料

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

2、我们谈一下热电阻温度计的日常维护：

我们单单从以上大篇幅的介绍不难看出，热电阻温度计在当今科学技术如此发达的今天得到了较理想的运用。那么热电阻在化工厂在线工作过程中会出现的状况又有那些呢？环境温度的影响，材质材料质量的影响，导线电阻内阻串进其热电阻的影响等等该如何去解决呢？

在现场维护工作中，我们常常会遇到某一个温度计显示仪表指示值低或示值不稳定、显示仪表指示很大、显示仪表负值、阻值与温度的函数关系发生变化的等这些情况。我们该如何去处理呢？如果是显示仪表指示低或者不稳，我们应该拆掉热电阻温度计，检查热电阻温度计的保护管内是不是有了金属屑、灰尘、接线柱是不是有积灰，另外我们还可以用万用表测量看是不是热阻出现了短路的现象。如果显示仪表指示无穷大、很大的情况，我们可以考虑热电阻会不会出现断路，引出线会不会断路。如果指示为负值，那接线出错，热阻短路就很有可能成为发生此种情况的原因所在。如果温度-电阻值函数关系有变，我们应该考虑电阻丝有可能受到了腐蚀发生变质情况。通过以上思路我们可能很快就能找到其故障原因。

当然，随着热电阻在化工厂的广泛应用，它的种类也出现了很多，如普通型热电阻，从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。还有铠装热电阻，也是我们煤化工用的最多的，铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。再就是端面热电阻、隔爆型热电阻等很多种类。根据合适的工况使用不同种类是很有必要的。

3、谈谈热电阻温度计的改进：

其实，这种改进已经好久了，从事现场仪表工有一年，对于干上七、八年才能算的上一个好的仪表工的说法我深信不疑，因为仪表工需要掌握的知识面很宽很广，要靠一天两天，一年两年是远远达不到的。下面就我所了解的谈一谈，在导线电阻对测量的影响方面，工业上采用了三线制、四线制的接线方法，在热电阻与显示仪表的实际连接中，由于其间的连接导线长度较长，若仅使用两根导线连接在热电阻两端的话，导线本身的电阻就会与热电阻串联在一起。造成测量误差。三线制的接法就是在热电阻的一端与一根导线相连，另一端与两根导线相连，与一个电桥配合，桥路平衡（四个桥臂电阻相等），在平衡状态下可以消除导线电阻的影响。

在写论文的过程中也发现了自己的很多不足，如对仪表理解的肤浅，不够深入，同时也知道了自己以后努力的方向。在仪表定点的过程中，由于是根据PID图与现场情况定点，发现有些测点仪表在以后的现场仪表维护过程中是很不方便的，我想是不是可以通过协调，在不影响测量的情况下，结合工艺要求与以后的现场仪表维护来定点定位，以达到既满足了测量要求又方便了维护的效果。

参考文献：

[1]高志宏主编，《过程控制与自动化仪表》，浙江大学出版社，2006年.

[2]厉玉鸣主编，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2004年.

[3]吴勤勤主编，《控制仪表及装置》，北京：化学工业出版社，2002年第二版.

[4]施仁，刘文江等编，《自动化仪表及过程控制》，第三版，北京：电子工业出版社.2003.