关于三线制热电阻测温系统的改进(实验方法方面)
【doc】三线制RTD测量电路及应用中要注意的问题

三线制RTD测量电路及应用中要注意的问题'仪表技术*No.】,1993三线制RTD测量电路及应用中要注意的问题西安热工研完所王有一摘要:木文介绍了一种瘦进的三线制RTD删量电路,以及应用于计算机测温的工业现场中容易发生的问题,井辎出了施工接线设计中应改进的地方.在测量温度的各种测量元件中,电阻温度计得到越来越广泛的应用.在一200℃——+800℃温度范围内,它正在代替传统的热电偶.一个重要原因是它的测量精度高.热电阻(RTD)能代替热电偶的其它原因还有:RTD不要求冷点,无需特殊的补偿导线,它们可以用一般的铜导线连接.不过,它不能象热电偶那样直接产生与温度对应的电压.由于大多数过程控制的模入设备是设计来测量电压的,因此,设计出优蘸的电阻——电压转换电路就成为RTD应用的关键问题.在工业测量中,热电阻感温元件的测量线路有二,三,四线制3种,相应的测量方法也有3种.一般情况下,二线制采用分压法,三线制采用电轿法,四线制采用电位法.由亍线路电阻及环境温度对二线制测量精度有较大的影响,故这种方法用在连接导线短而阻值很小的场台.四线制有很高的测量精度,且测量时不受线路电阻及环境温度的影响,但每个RTD 要增加一根电缆线.另外,用一个恒流源带一个RTD,费用要相应地提高J而用一个恒流源带多个RTD,由于各RTD串联连结,可靠性要受影响.为了减少导线电阻对测量结果的影响,最常用的方法是三线制.在三线制应用中,常用电桥电路来测量阻值变化.如图l所示.当现场温度变化时,RTD阻值随之变化,电桥失去平衡,输出不平衡电压,从而实现电阻——电压的转换.在这种电路中,因为两根引线2和3被分配在两个相临的桥臂中,从而使环境温度变化而引起的误差相互抵消.它们可用于测量电缆较长的场台.兰兰'L!———一图三线制RTD测量电路f3矗JD图2改进型三线制RTD电路原理DEC公司向它的用户推荐了一种改进型的三线制接线方法,以应用于该公司计算机产品的温度输入回路,其原理如图2所示.该电路与一般仪表不同,它没有平衡点,这样做可大大提高被测电压V an,从而提高精度.RTD的阻值应选在工作温度点.在该温度点,RTD=RB,此时,图中两个分支的电流完全相等.在偏离工作温度点的其它温度点,RTD寺RB,但由于RR远大于RTD和RB,图中的两个分支的电流也几乎相等.考虑到三根连接电缆的电阻RL也相等(见图3),则,两点间的电压~29—为一一因为一告,?RTD+丢J-RL+I?RLyB一I?RL~I?RL所以一吉^RTD此式说明,三线制RTD测量电路中,B两点间的电压仅等于在RTD上测量的电压降, 而连接电缆上产生的电压被有效地补偿了.由此可见,这种电路结构应用于温度测量是非常理想的.但是,在实际应用中,往往由于某些施工环节的疏忽,而达不蓟理想的效果. 我们在工程实践中就曾碰副这样一些故障现象t施工接线均正确无误,有些测点的温度偏差却高达9℃左右,而且,一排端子的温度测点与另一排端子上的温度测点误差等级不一样.例如,4号中间端子测点的温度偏差在8℃左右,而6号中间靖子测点的温度偏差可能在9℃左右,呈现出一种令人匿惑的阶梯式误差.后来我们才发现,各中间端子上的供电电压有偏差(例如4号靖子的供电电压下偏到11.8V,6号端子的供电电压下偏到l1.7V).现总结如下:1.RTD电源导线连接方式不台理,加之施工中采用导线较细,连接过长以及某些端子接触不良,造成了以上测量误差.:二圈3RTD电路连接电缆因为现场接线按设计图施工,正确无误,周而这种故障往往容易被人忽槐.请看现场接线示意圈(圈4).如图所示,我们发现,越远离稳压电源的端子,就可能产生越低的电压偏差.而这点恰恰是RTD线路应用的关键.对于一30一固4RTD电路现扬连接BA2分度号的RTD在0℃一800℃范围内,下偏0.1V的电压,就会引起下偏8℃左右的误差.其结果,导致了上述阶梯式的测量误差.把电蔼【线路改为较台理的环形连接,并换用较粗的连接导线后,上述误差就不复存在了.当然,现场排腺该故障还要复杂一些.由于施工接线的设计中,中间端子与计算机输入组件靖子的连接并非一一对应,面是按测点的工艺参数分类对应的,恩而给试验测试和检查敢障楷来许多不便.这些都是今后设计施工中应加以改进的地方.2.稳压电蔼【的输出电压误差.这个问题也往往容易被忽略.当输入的交流电鹾及频率有波动时,有的稳压电蔼【输出的直流电压也会发生微小的漂移.这也将影响RTD电路的测量精度.通过选用性能较好的稳压电蔼【可基本解央此问题DEC公司要求所提供的稳压电源的长期稳定度应在1~5之内.如对测量精度有更高的要求,就对该测量电路增加补偿措施.附录t误差分析计算RTD测量电路及参数值如图2所示.对于BA2分度号的RTD,如果澍量范围是0℃一300℃,脚RTD对应的阻值变化范围就为100 一218.90(查表),故设计电路中的RTD取其中值1500.下面计算该设计电路中RTD上的电压降.<下转第4l页)应在1.8~2.2内.为满量程值,即设定与发讯偏差最大的电流值.五,结论TP测试器对热工仪表修理人员提供了很大的方便,它能对TP调节器单独进行测试, 只要将TP调节器上的双插头与TP测试器上的双插座连接即可.铡试中只需调节设定,发,**,**—*(上接第3O页)由于线路总电阻胄=型±+3—6079.5(0)所以RTD上的电压一{RTD;吉??RTD1一言…6079.5RTD=?;tTD(mV)依据以上公式,RTD依次取0℃一3o0℃所对应的阻值,则可计算出其相应的电压值(见表1).线路总电阻R在0℃~3O0℃范围内的变化很微小,我们予以忽略.表1RTD温度一电阻一电压对应表将表1中RTD温度一电压对应表存入计算机中,然后,使用查表法,计算机便可很容易地从读入的电压值换算出对应的温度值.当然, 查表换算所需的每段温度~电压斜率值也应存入计算机.这便是计算机处理RTD信号的方讯电位器,通过双向电流的显示,就能了解TP调节器工作状态.通过及z,z?与示渡器连接,可观察TP调节器内部扫描电路状态通过及Z,zt与记录仪就能直观地反映工作状态,对调节炉温控制的温度波动提供了方便.其他指标也可按.1P调节器说明书上的各项指标进行考核,这样对新购进的,或修理后的TP调节器的测试,更为容易实现.,*—押-*—押,*?*-折-*法.显然,如果RT]D上的电IE发生偏差,必然导致转换温度的误差.现以lOO℃温度点为倒,分析供电电压发生偏差所产生的彩响.当供电电压V~12V时一?RTD×l39.10=137.28(mV)当供电电压一11.9V时一?RTD=Ⅲ9.10—135.14(mV)由于供电电压下偏0.1V,将造成RTD的电压下偏1.14mV(137.28mV-136.14mV)由于在有限的温度区间内,R叨D电阻电压与温度的非线性度不大,所以可近似地计算100℃温度点附近的温度一电压变化率:面一2.63~/mV4mV11813mVl56.1一.'这意味着RD的电压变化lmV,转换的温度值就变化2.83℃由此推算出近似温度误差:2.63℃/mY×1.14mV一3℃由此可见,对于BA2热电阻,在0"C一300℃范围内,线路供电电压每下偏0.1V,就会引起下偏3℃左右的温度误差.参考文献(1)朱良密.温度传癌器,电子与自动化-1986.1(2)陈焕生,温度到试技才:及议裘,水利电力出版社.1987 —41——。
Pt100热电阻两线制、三线制和四线制接线对测温精度地影响

[图文]Pt100热电阻两线制、三线制和四线制接线对测温精度的影响1、Pt100热电阻的三种接线方式在原理上的不同:二线制和三线制是用电桥法测量,最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。
四线没有电桥,完全只是用恒流源发送,电压计测量,最后给出测量电阻值。
2、Pt100热电阻的三种接线方式对测量精度的影响连接导线的电阻和接触电阻会对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。
与热电阻连接的检测设备(温控仪、PLC输入等)都有四个接线端子:I+、I-、V+、V-。
其中,I+、I-端是为了给热电阻提供恒定的电流,V+、V-是用来监测热电阻的电压变化,依次检测温度变化。
请参阅下图:(1)四线制就是从热电阻两端引出4线,接线时电路回路和电压测量回路独立分开接线,测量精度高,需要导线多。
(2)三线制就是引出三线,Pt100B铂电阻接线时电流回路的参端和电压测量回路的参考为一条线(即检测设备的I-端子和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和电压测量回路合二为一(即检测设备的I-端子和V-端子短接、I+端子和V+短接短接)。
测量精度差。
文档铂热电阻的接线造成温度失真现象的研究[ 录入:tai-yan |时间:2007-07-24 00:44:20 | 作者: | 来源:采集所得 | 浏览:158次 ]摘要: 项目推广中发现很多矿井主通风机的监测温度经常出现不同程度的虚高现象, 分析其原因是测温线路的接线引起了较大的温度误差。
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的大小对温度影响的关系。
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, 在工业过程控制和测量系统中得到了广泛的应用。
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的阻值,从而算出温度。
三线制pt100热电阻测温电路的设计

三线制pt100热电阻测温电路的设计以三线制PT100热电阻测温电路的设计为标题,本文将详细介绍该电路的设计原理、组成部分以及工作原理。
一、设计原理三线制PT100热电阻测温电路是一种常用的温度测量电路,其基本原理是利用PT100热敏电阻的温度特性来测量被测温度。
PT100热敏电阻是一种铂电阻,其电阻值随着温度的变化而变化,具有较高的精度和稳定性。
二、组成部分1. PT100热敏电阻:PT100热敏电阻是测温电路的核心元件,其电阻值与温度成正比,通常采用铂电阻材料制成。
2. 增加电阻:为了提高电路的灵敏度和测量范围,通常在PT100热敏电阻前串联一个固定电阻,使电路的总电阻变化更大。
3. 恒流源:为了保持电路中的恒定电流,通常在电路中加入一个恒流源,保证电流的稳定性。
4. 运放:为了放大电路中的微弱信号,通常在电路中加入一个运放,以提高电路的灵敏度和抗干扰能力。
5. A/D转换器:为了将模拟信号转换为数字信号,通常在电路中加入一个A/D转换器,以便通过数字方式读取温度值。
三、工作原理1. 恒流源通过PT100热敏电阻和增加电阻形成一个电桥电路,使电流通过PT100热敏电阻。
2. PT100热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化,从而使电桥电路产生不平衡电压。
3. 运放对电桥电路的不平衡电压进行放大,输出一个与温度成正比的电压信号。
4. A/D转换器将模拟信号转换为数字信号,通过数字方式读取并显示温度值。
四、电路设计注意事项1. 选择合适的PT100热敏电阻:根据被测温度范围选择合适的PT100热敏电阻,确保其电阻值变化在合适的范围内。
2. 确保电路的稳定性:恒流源和运放的选择要保证电路的稳定性,避免温度变化对测量结果的影响。
3. 抗干扰能力:合理布局电路,采取屏蔽措施,提高电路的抗干扰能力,避免外界干扰对测量结果的影响。
4. 温度补偿:由于PT100热敏电阻的温度特性并非完全线性,为了提高测量的准确性,可以进行温度补偿,校正测量结果。
三线制热电阻工作原理解析及常见故障分析

三线制热电阻传感器的故障分析 摘要:热电阻传感器是一种稳定性好、精度高、测量范围大的温度传感器,因而被广泛应用。
但是热电阻传感器的连接导线电阻随温度的变化而变化,对测量结果的影响不容忽视。
为了消除导线电阻的影响,热电阻测温常采用不平衡电桥式三线制接法,从而使温度误差得到了补偿。
关键词:热电阻、平衡电桥、三线制一、 热电阻与热电偶的区别1.热电阻和热电偶的工作原理热电偶工作原理是基于赛贝克效应,即两种不同热点特性的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电势的物理现象。
它由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。
将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。
如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
热电阻是利用金属导体或半导体有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)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。
当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
2. 如何选择热电偶和热电阻根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻; 根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶; 根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点"温,热电阻所测量的一般指空间平均温度。
二.热电阻的二线制原理和三线制原理的区别1.热电阻的二线制原理在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。
这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r ,r 大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。
图1-1 热电阻二线制接法如图1-1 所示,假设现场的可变电阻RTD 接在电桥的一个桥臂上,另外三个桥臂上均接了电阻R ,这样在检流计中流过的电流就会随着热电阻阻值的变化而变化。
三线制的高精度热电阻测量电路

关于三线制的高精度热电阻测量电路针对使用中出现的三线制平衡电桥温度测温不准确问题,提出了一种与测量导线电阻无关的恒压分压式三线制热电阻测温方法。
在分析了三线制平衡电桥法的基础上,提出了测量电路模型,描述了消除导线电阻的测量方法,分析了提高测量精度的措施,推导出了数字校准公式。
使用通用运算放大器OP07与14位分辨率双积分型A/D转换器ICL7135设计了简洁的输入检测电路。
经实验验证,该电路对于Pt100热电阻,导线电阻在0~20 Ω范围内,热电阻测量误差将优于±0.1%。
热电阻传感器是一种电阻值随环境温度变化而改变的温度传感器,其中用金属铂做成的热电阻因具有稳定性好、精度高、测温范围大等优点,而被广泛应用。
测量温度的热电阻测温仪主要由热电阻传感器、测量显示仪表及连接导线组成。
由于热电阻传感器自身的温度灵敏度较低,连接导线所具有的线路电阻对测量结果影响不容忽视,为了消除导线电阻的影响,热电阻测温仪广泛采用平衡电桥式三线制接法,这种方法使温度误差得到一定的补偿,但线路电阻的影响依然存在。
提出基于恒压分压式三线制导线电阻补偿方法,电路简单,实现方便,可完全消除导线电阻的影响。
相比于文献所提出的使用较多的硬件电路进行导线电阻补偿方法,该方法具有更加简洁的导线电阻补偿电路。
1 常用热电阻测量方法分析对于Pt100铂热电阻,国际温标BS-90中给出其阻值随温度变化关系如式(1)所示。
式中,Rt为热电阻在温度为t℃时的阻值,R0为热电阻在温度为0℃时的阻值,R0=100 Ω,A=3.968 47×10-3℃-1,B=-5.847x10-7℃-2,C=-4.22x10-12℃-3是与传感器自身相关的系数。
由式(1)可知,Pt100热电阻的灵敏度约为0.38 Ω/℃,为减小连接导线的线路电阻对测量结果的影响,一般常用三线制电桥法进行测量。
VR=1 V其电路原理如图1所示。
Rt 为测温电阻,r为连接导线电阻,R1、R2、R3为固定桥臂,R1=R2=1 000 Ω,R3=100 Ω,VR为基准参考电压,G为测量仪表。
三线制热电阻工作原理解析及常见故障分析

三线制热电阻传感器的故障分析摘要:热电阻传感器是一种稳定性好、精度高、测量范围大的温度传感器,因而被广泛应用。
但是热电阻传感器的连接导线电阻随温度的变化而变化,对测量结果的影响不容忽视。
为了消除导线电阻的影响,热电阻测温常采用不平衡电桥式三线制接法,从而使温度误差得到了补偿。
关键词:热电阻、平衡电桥、三线制一、热电阻与热电偶的区别1.热电阻和热电偶的工作原理热电偶工作原理是基于赛贝克效应,即两种不同热点特性的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电势的物理现象。
它由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。
将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端(参比端或自由端)则与显示仪表相连。
如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
热电阻是利用金属导体或半导体有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)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。
当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
2. 如何选择热电偶和热电阻根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻;页脚内容1页脚内容2根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶;根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点"温,热电阻所测量的一般指空间平均温度。
二.热电阻的二线制原理和三线制原理的区别1.热电阻的二线制原理在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。
这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r ,r 大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。
图1-1 热电阻二线制接法如图1-1 所示,假设现场的可变电阻RTD 接在电桥的一个桥臂上,另外三个桥臂上均接了电阻R ,这样在检流计中流过的电流就会随着热电阻阻值的变化而变化。
三线制铂电阻高精度测温方法

图 8 蒸发器过热度控制阶跃响应曲线
收稿日期 :2001 - 10 - 27 ,修改稿收到日期 :2002 - 03 - 27 。 第一作者宫赤坤 ,男 ,1968 年生 ,1987 年毕业于北京第二商业局职工
大学 ,1994 年于洛阳工学院获硕士学位 , 2000 年于江苏理工大学获博士 学位 ,现在上海理工大学进行博士后研究工作 ; 研究领域为空调及制冷 装置的预测控制 、智能控制 ,已发表论文 12 篇 。
= kIc Rt + ( k - 1) Ic rt +ΔVos
式中 :ΔVos为两运放的失调等综合影响 。
多路开关置“2”时 ,
ΔV2 = kIc RN + ( k - 1) Ic r1 +ΔVos
所以 , ΔV1 - ΔV2 = kIc ( Rt - RN) +
( k - 1) Ic ( r′t - r1)
suring method is stated. By using dual integration ADC and ratio method the resistance of the platinum resistor is measured and the error of the measuring circuit can be compensated. The analysis of error shows that the error of measurement is less than 10 - 3 within range of 0~500 ℃under + / - 10 ℃tem2
三线制铂电阻高精度测温方法
The High Precise Te mperature Mea sure ment With 32Wire Platinum Re sistor
三线制热电阻工作原理解析及常见故障分析

三线制热电阻工作原理解析及常见故障分析Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998三线制热电阻传感器的故障分析摘要:热电阻传感器是一种稳定性好、精度高、测量范围大的温度传感器,因而被广泛应用。
但是热电阻传感器的连接导线电阻随温度的变化而变化,对测量结果的影响不容忽视。
为了消除导线电阻的影响,热电阻测温常采用不平衡电桥式三线制接法,从而使温度误差得到了补偿。
关键词:热电阻、平衡电桥、三线制一、 热电阻与热电偶的区别1.热电阻和热电偶的工作原理热电偶工作原理是基于赛贝克效应,即两种不同热点特性的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电势的物理现象。
它由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。
将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。
如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
热电阻是利用金属导体或半导体有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)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。
当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
2. 如何选择热电偶和热电阻根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻;根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶;根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点"温,热电阻所测量的一般指空间平均温度。
二.热电阻的二线制原理和三线制原理的区别1.热电阻的二线制原理在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。
这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r ,r 大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。
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在系统升温过程中,升温缓慢,并且数据一直在波动,不稳定。输出电压值显示不稳定的原因之一可能是放大电路中存在噪声干扰非常大,放大输出不稳定;原因之二有可能是加热源存在问题,升温不稳定;原因之三是Pt100接触不好,接触的地方存在干扰。
我们做实验时用的装置测量数据,过程中发现U的值在一定时间内忽上忽下,极其不准确,考虑其原因,有以下几点:
(1)外电路连线过多,受外界干扰大;
(2)实验过程中电路中有电流,加热了一些电阻,使得设备输出值发生变化;
(3)升温过程中加热丝与物块接触不良或者测温的设备与物块接触不良,温度发生细微变化,导致输出变化剧烈。
在原理上,半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时,两端之间就会产生热量转移,热量就会从一端转移到另一端,从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量,从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差,这两种热传递的量相等时,就会达到一个平衡点,正逆向热传递更低的温度,可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。
关于三线制热电阻测温系统的改进
——实验方法方面
摘要:在三线制金属热电阻信号变换实验中,利用铂电阻进行测量。铂电阻使用三引线,其中一端接两根引线,从一定程度上消除了引线电阻对测量的影响。然而,实验室采用的测温系统仍存在诸多缺陷,不仅升温降温过程慢,而且测量的温度不准确,精确度不高,误差大。为提高精确度和实验效率,我们应该对加热降温系统做一定的改进。
风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40~65度之间,如果通过主动散热的方式来降低热端温度,那冷端温度也会相应的下降,从而达到更低的温度。
总结:通过对实验二进行分析,我们找到了实验误差的来源及影响读数不稳定的因素,在一定的假设之上,我们对实验的方法进行了合理的改进。相信在此改进之下,该实验定能取得较大改善。
设备加热时可能因为接触的缘故导致使读数不准确,因此,我们想到可以先将设备加热到一定温度,然后对其降温,降温时设备与测温装置的接触不良问题能得到较好的避免。
有关对设备的加热及制冷问题,可由半导体制冷片完成,半导体制冷片具有以下特点:
半导体制冷片,也叫热电制冷片,是一种热泵。利用半导体材料的Peltier效应,当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术,其特点是无运动部件,可靠性也比较高。它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题,具有很高的实用价值。
关键字:三线制热电阻升温降温
正文:
1. Pt100铂热电阻测温原理
Pt100铂热电阻的工作原理:已知电阻与温度的关系,用测量电阻的方法来推算出温度。铂热电阻的阻值Rt与温度t之间的关系可表示为: ),R0是温度为0
时的电阻。 , , 。
铂电阻采用三引线,其中一端接两根引线,从一定程度上消除了引线电阻对测量的影响。
4.实验方法改进
原实验所用的实验装置如图所示:K型热电偶用来测定当前加热块的温度,pt100是我们实验的对象,感受温度与输出电压的变化。该装置的不取之处在于它把加热源置于一边,根据固体热传递方程:
Q
得到,加热块的温度在上升过程中左边温度高于右边温度,即K型热电偶测出的温度要高于热点阻的温度。可将测得的温度-输出曲线绘制如图:
2.使用的器件与单元
加热源、K型热电偶、Pt100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表。
3.实验缺陷分析
将铂电阻接入电路构成单臂电桥,电桥输出为 ,其中ε为电阻相对变化率。取近似时,电桥输出约为 ,这时电阻的相对变化率与电桥的输出呈线性。
放大电路输出与输入的关系为:
将电桥的近似输出代入放大电路公式,可求得 ,其中
由热电阻的温度与电阻变化公式: ,忽略二次项,可得△R= K2t,
其中K2=R0*α。代入上式,可得:
,其中K=K1*K2;
即可由上式求得总输出与温度呈近似线性关系。这是在考虑到忽略热电阻二次项的影响及单臂电桥输出近似为线性得到的。现在来考虑不忽略热电阻二次项的影响,即直接由 和 所得的曲线在较低温时(0度~100度)的差异,由matlab求得二者曲线如图
而理想的t-U曲线要比实际的t-U曲线低,要想弥补两者的差距,可以假设在加热源旁边放一制冷源,即制冷时左边温度要低于右边温度。得到的曲线如下图所示。所以,要得到真正的t-U曲线,可以将加热与制冷所测的数据两相平均,即为真实的t-U曲线。
假设加热与制冷源有多个,且分布的比较均匀,即加热或冷却时物块均匀升温或降温,则同时升温和降温所测的数据取平均时就更加与真实值接近。