摘要：為了解決熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)在實(shí)際工程應(yīng)用中可能出現(xiàn)的因信號(hào)電纜芯間不平衡電阻所引起溫度測(cè)量值與溫度真實(shí)值偏差較大的問(wèn)題，依據(jù)熱電阻測(cè)溫元件的溫度和電阻對(duì)應(yīng)的特性，通過(guò)分析電橋法電阻測(cè)量系統(tǒng)及恒流法電阻測(cè)量系統(tǒng)，以列表的形式表示出熱電阻信號(hào)電纜芯間不平衡電阻對(duì)鉑電阻溫度測(cè)量結(jié)果的影響程度。介紹了消除信號(hào)電纜芯間不平衡電阻的常規(guī)方法；同時(shí)提出了一種利用智能二次儀表的計(jì)算功能修正溫度測(cè)量結(jié)果的新方法。
  化工廠設(shè)計(jì)中，溫度測(cè)量回路（要求有電信號(hào)遠(yuǎn)傳）在所有測(cè)量回路中所占比例相當(dāng)大，因而溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)現(xiàn)代化工廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分重要。
   熱電阻是利用電阻值與溫度呈一定函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。制造熱電阻的半導(dǎo)體材料主要有鍺、碳、熱敏電阻，金屬導(dǎo)體材料主要有鉑、銅、鎳。鉑電阻具有溫度特性曲線穩(wěn)定、抗氧化性能好、制作成本低價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于化工廠溫度測(cè)量。而熱電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)有其固有的特點(diǎn)，在工程設(shè)計(jì)及調(diào)試過(guò)程中應(yīng)充分注意，才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的溫度測(cè)量。文中著重分析鉑電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題。
 
1、鉑電阻溫度測(cè)量原理：
   鉑電阻是采用鉑金屬制成的溫度檢測(cè)元件。鉑金屬的電阻值與溫度的的關(guān)系式為Ｒ_ｔ ＝Ｒ_０^［１＋Ａｔ＋Ｂｔ^２ ＋Ｃ^（ｔ－１００^）ｔ^３］（１^）式中：Ｒ_ｔ———被檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電阻值；Ｒ_０———被檢測(cè)溫度在０℃時(shí)所對(duì)應(yīng)的電阻值；ｔ———被檢測(cè)溫度，℃；Ａ，Ｂ，Ｃ———特性系數(shù)，Ａ＝３．９０８３_×１０^－３，Ｂ＝－５．７７５_×１０^－７，Ｃ＝０（當(dāng)ｔ_≥０℃ 時(shí)），Ｃ＝－４．１８３_×１０^－１２（當(dāng)ｔ_＜０℃ 時(shí)）。鉑電阻的電阻值與溫度呈非線性關(guān)系。
  化工廠常用的鉑電阻的分度號(hào)為Ｐｔ１００，根據(jù)ＩＥＣ７５１—１９８６《工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)傳感器 》的規(guī)定，當(dāng)溫度為０℃時(shí)，Ｐｔ１００的電阻為１００_Ω，當(dāng)溫度為１００℃時(shí)^，Ｐｔ１００的電阻為１３８．５０Ω^。根據(jù)ＩＥＣ７５１—１９８６，鉑電阻的精度分Ａ 級(jí)和Ｂ級(jí)^，Ａ 級(jí)的允許誤差為±^（０．１５＋０．００２｜ｔ｜^）℃^，Ｂ級(jí)的允許誤差為 ±^（０．３＋０．００５｜ｔ｜^）℃^。Ａ 級(jí)的允許使用范圍為－２００～５００℃，Ｂ級(jí)的允許使用范圍為－２００～８５０℃。

圖１   法阻量原理示意
  當(dāng)電橋平衡時(shí)（輸入信號(hào)處理器兩端的電壓為０，電橋平衡點(diǎn)一般為溫度測(cè)量?jī)x表刻度范圍的下限值^）有^：Ｒ_１^（Ｒ_３ ＋Ｒ_ｔ＋Ｒ_Ａ^）＝Ｒ_２^（Ｒ_４ ＋Ｒ_Ｂ^）。Ｒ_１與Ｒ_２的電阻設(shè)為相等。
  若Ｒ_Ａ ＝Ｒ_Ｂ，在電橋平衡點(diǎn)，信號(hào)傳輸電阻的影響可以完全消除；在其他電橋不平衡點(diǎn)，信號(hào)傳輸電阻的影響非常小，可以忽略不計(jì)。
  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，精度更高的溫度檢測(cè)儀表應(yīng)用非常廣泛，鉑電阻溫度檢測(cè)儀表的測(cè)量方法不局限于電橋法，現(xiàn)根據(jù)一種 ＤＣＳ溫度輸入卡的電路原理圖進(jìn)行具體的分析。因需要穩(wěn)定的直流電源，故將該種電阻測(cè)量方法稱(chēng)為恒流法。恒流法電阻測(cè)量原理如圖２所示。

圖２ 恒流法阻量原理示意

  信號(hào)處理器的輸入阻抗很大，其電流分量可以忽略不計(jì)。自動(dòng)開(kāi)關(guān)由溫度輸入卡內(nèi)部程序控制，當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到位置２時(shí)，鉑電阻的Ｒ_ｔ部分被切除，可測(cè)得傳輸電阻Ｒ_Ｂ 相關(guān)的電阻；當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到位置１時(shí)，可測(cè)得鉑電阻Ｒ_ｔ及傳輸電阻Ｒ_Ａ的和^。
  因Ｒ_Ｃ的電阻在公共電路部分，只要Ｒ_Ａ ＝Ｒ_Ｂ，該方法可以完全消除傳輸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，而電橋法只有電橋平衡點(diǎn)才能完全消除傳輸電阻的影響。
  上述兩種溫度測(cè)量方法都要求信號(hào)傳輸Ｒ_Ａ與Ｒ_Ｂ相等，否則會(huì)將電阻差值計(jì)入Ｒ_ｔ，導(dǎo)入了傳輸電阻所造成的測(cè)量誤差，該誤差是鉑電阻元件和溫度測(cè)量?jī)x表不能區(qū)分、消除的。
 
2、傳輸電阻偏差的產(chǎn)生及對(duì)溫度測(cè)量的影響：
 位于現(xiàn)場(chǎng)的鉑電阻與位于控制室的溫度測(cè)量?jī)x表的距離較遠(yuǎn)，一般會(huì)有接線箱。傳輸信號(hào)電纜的每一芯電阻有小的差異，信號(hào)電纜與接線端子間連接，其連接電阻也會(huì)有小的差異，其他的不可預(yù)見(jiàn)因素也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸電阻偏差的產(chǎn)生，因此一個(gè)溫度測(cè)量回路中，各種因素累積的傳輸電阻偏差應(yīng)小于５_Ω。
 由于電阻值與溫度是非線性的關(guān)系，信號(hào)傳輸電阻偏差對(duì)溫度測(cè)量的影響程度也不是線性的，在不同被測(cè)介質(zhì)下傳輸電阻偏差對(duì)溫度測(cè)量的影響程度舉例說(shuō)明見(jiàn)表１所列。其中傳輸電阻偏差 _＝Ｒ_Ａ －Ｒ_Ｂ^。

3、傳輸電阻偏差對(duì)溫度測(cè)量影響的消除：
 
１）常規(guī)方法。在控制室與鉑電阻 Ａ 端和 Ｂ端相連的端子選用帶調(diào)整電阻的接線端子，調(diào)整電阻***大值為５Ω^，可在０～５Ω 內(nèi)調(diào)整^，使得Ｒ_Ａ ＝Ｒ_Ｂ，即消除了傳輸電阻所造成的測(cè)量誤差。
 
２）變通方法。對(duì)于采用智能二次儀表的工廠，若由于歷史原因，未安裝帶調(diào)整電阻的接線端子，可測(cè)量出傳輸電阻的偏差，計(jì)算出被測(cè)介質(zhì)正常操作溫度下的電阻值（對(duì)某一具體工藝來(lái)說(shuō)，介質(zhì)溫度一般在正常操作溫度附近小范圍內(nèi)變化），加入傳輸電阻偏差，然后查表或計(jì)算獲得操作溫度下的電阻值＋傳輸電阻偏差所對(duì)應(yīng)的溫度，進(jìn)一步計(jì)算可得到傳輸電阻偏差所導(dǎo)致的溫度偏差。利用智能二次儀表的計(jì)算功能，通過(guò)抵消傳輸電阻偏差所導(dǎo)致的溫度偏差來(lái)修正溫度測(cè)量值，經(jīng)過(guò)這樣處理后的溫度測(cè)量值也能較好地滿足化工廠生產(chǎn)的要求。
 上述兩種方法，均需要測(cè)得實(shí)際的傳輸電阻偏差，而兩線制的連接方式卻無(wú)法測(cè)得該傳輸電阻偏差，因此應(yīng)采用三線制的連接方式，利用與Ｃ端相連的芯線作為比較其余兩芯傳輸電阻偏差的公共線。

4、結(jié)束語(yǔ)：
 若需要較高精度的溫度測(cè)量，在控制室內(nèi)，與接受鉑電阻信號(hào)的溫度測(cè)量?jī)x表、安全柵（采用電橋法或恒流法）的接線端子若配有５_Ω的調(diào)整電阻，則不需要另外配帶調(diào)整電阻的接線端子，否則應(yīng)配帶調(diào)整電阻的接線端子，施工方應(yīng)檢測(cè)并將鉑電阻與 Ａ，Ｂ端相連的傳輸電阻調(diào)為相等。其他金屬熱電阻溫度測(cè)量的原理與鉑電阻相同，設(shè)計(jì)、施工、系統(tǒng)調(diào)試時(shí)應(yīng)同樣考慮與傳輸電阻偏差有關(guān)的問(wèn)題。