導語：如何才能寫好一篇鉑熱電阻，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]鉑熱電阻；在線檢測；方法實踐

中圖分類號：TM934.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0111-01

引言：在實際應用鉑熱電阻時，無論是儀表生產商還是用戶，都需要進行鉑熱電阻的檢測。使用常規(guī)檢測方法，需要在溫度穩(wěn)定后利用測量標準和被檢電阻值進行實際溫度的計算，然后利用公式進行被檢值的計算，將給鉑熱電阻使用者帶來一定的不便。而使用在線檢測方法進行鉑熱電阻的檢測，則可以利用計算機進行檢測過程的控制，并且能夠輕松獲得檢測結果。因此，相關人員有必要對鉑熱電阻在線檢測方法展開分析，以便更好的進行鉑熱電阻的使用。

1 鉑熱電阻的檢測方法分析

從工作原理上來看，鉑熱電阻的電阻絲將隨著溫度變化而變化。利用鉑熱電阻，能夠完成-200-800℃范圍內的溫度的測量，具有良好的電氣性能，其電阻和溫度呈近似線性關系，測量精度較高。在使用鉑熱電阻之前，還要對其進行檢測，以確保元器件的測量精度。但在實際檢測的過程中，由于鉑熱電阻需要與連接導線、轉換開關和接線端子等器件連接，所以阻值的測量會受到接點產生的接觸電阻和導線電阻的影響，從而導致測量誤差的產生。就目前來看，在對鉑熱電阻進行檢測時，可以使用二線制、三線制或四線制電路。使用二線制電路，沒有對引線電阻和接觸電阻進行考慮，容易導致檢測結果中含有較大誤差。使用三線制電路，同樣需要使用電橋電路，但是可以利用可變電阻器進行電橋的平衡，從而進行引線電阻和接觸電阻的相互抵消[1]。使用四線制電路，無需進行電橋電路的設計，并且在測量電壓時只有少量漏電流，所以能夠實現高精度測量。

2 鉑熱電阻的在線檢測方法的提出

2.1 鉑熱電阻的在線檢測內容

在進行工業(yè)鉑熱電阻傳感器的檢測時，需要完成外觀檢測、絕緣電阻測量和示值誤差檢測三部分內容的測試。在對示值誤差進行檢測時，可以使用在線檢測方法提高檢測效率和精度，從而使工業(yè)生產效率得到提升。在檢測時，需要在0℃和100℃這個溫度點上進行電阻示值誤差的檢測。在0℃溫度點上，需要在冰點槽中檢測。在100℃溫度點上，需要在標準油槽中檢測。通過將標準鉑熱電阻溫度計和鉑電阻溫度傳感器放入溫度槽，然后使用在線檢測系統(tǒng)進行傳感器數據的采集，就能夠完成鉑熱電阻的在線檢測。

2.2 鉑熱電阻的在線檢測方法

在檢測時，考慮到工業(yè)鉑熱電阻溫度傳感器的引線方式不同，還要根據引線采取不同接線方式。針對采取二線制引線的工業(yè)鉑熱電阻，需要在電阻每根引線末端進行兩根導線的引出，然后采取四線制接線。針對采取三線制引線的鉑熱電阻，還要使用兩次測量方法進行電阻或溫度的測量，從而使內引線電阻的影響得以消除。在測量時，需要使用四線制方法接線。而在線檢測設備應該由計算機、恒溫系統(tǒng)、溫度數據采集板等設備組成，與溫度槽共同構成在線檢測系統(tǒng)。利用溫度槽，可以為鉑熱電阻提供檢測需要的溫度源。利用溫度采集板，則可以完成鉑熱電阻溫度數據的采集。由于可以利用計算機實現所有數據采集過程的控制，所以能夠實現鉑熱電阻的在線檢測[2]。在實際開展在線檢測工作時，需要將鉑熱電阻傳感器與溫度計一同放入溫度槽，然后按照要求將傳感器引線與數據采集板連接。確認接線正確后，需要將計算機與采集板的標準接口連接，然后利用軟件進行數據采集板控制，從而實現鉑熱電阻的在線檢測。

3 鉑熱電阻在線檢測方法的實踐探討

3.1 在線檢測的硬件設計

在實際進行鉑熱電阻檢測時，使用的鉑熱電阻為B級WZP薄膜鉑熱電阻，直徑為1μm。在對鉑熱電阻產生的電壓值進行采集時，考慮到鉑電阻上電流為μA級，還要使用預算放大器和測量放大器進行信號放大，然后利用數模轉換將得到的數字信號輸入到單片機中。而使用的數據采集芯片為ADUC824，具有較高的數據采集精度，所以能夠省略信號放大環(huán)節(jié)。在利用該芯片進行信號采集前，需要使信號先經過有源低通濾波器濾波。而通過設定低截止頻率，則能夠避免電路板受到交流干擾。在線檢測系統(tǒng)使用的電源為串聯型直流穩(wěn)壓電源，可以進行5V和15V直流電壓的提供。在電源的整流部分，需要使用大容量電解電容濾波，從而達成減小輸出電壓波紋的目的。為抑制電源側高頻干擾，還要在整流電路后使用高頻電容進行負載端瞬態(tài)響應的改善，從而實現噪聲干擾的抑制?？紤]到系統(tǒng)測量精度要求較高，需使用24位AD轉換器。此外，在機構動作控制方面，需使用光電耦合進行繼電器驅動。在連接數據采集芯片時，需要使用三線制零MODEM方式，而芯片上集成的串行通訊接口數據傳輸率能夠達到20000b/s。

3.2 在線檢測的軟件設計

利用計算機進行數據采集控制，還要使用匯編語言進行系統(tǒng)程序的編制。在進行軟件設計時，需要分別完成采集程序、數據處理程序和通訊程序的編寫，并且使用模塊化結構完成測試軟件設計。所以，系統(tǒng)測試軟件由初始化程序、主程序、數據采集子程序、數據處理子程序和機構控制程序等組成。系統(tǒng)主程序主要用于計算和處理采集到的數據，從而完成鉑熱電阻的電阻值求取，并且進行電阻比和測試結果的顯示。初始化程序需要完成采集板接口、單片機和數據緩沖區(qū)的初始化，機構控制程序需要完成機械機構控制，數據采集程序用于進行電阻電壓值的采集，數據處理程序用于進行數據測量結果顯示、誤差校正和數字濾波等。按照系統(tǒng)軟件測試流程，系統(tǒng)開始運行后，會先進行初始化。自檢通過后，系統(tǒng)會控制機械進給，然后確認是否達到延時時間。如果達到延時時間，系統(tǒng)模擬開關0將打開，然后進行標準鉑熱電阻電壓值采樣。完成數據存儲的同時，系統(tǒng)模擬開關1將被打開，然后進行待測鉑熱電阻電壓值采樣，并完成數據存儲。在同一時刻，系統(tǒng)將進行連續(xù)5次采樣。最后，系統(tǒng)模擬開關將關閉，存儲的數據會被傳送至采集芯片，經過數據處理后會在屏幕上顯示出來。

使用該種在線檢測方法進行鉑熱電阻檢測，由于使用的數據采集芯片為24位，分辨率能夠達到1/16777216。而系統(tǒng)輸入信號的總量程為2.5V，所以分辨率對應的模擬電壓為0.149μV。綜合考慮輸入信號精度和信號處理精度，實際測量數據精度將能得到7位有效數據，因此能夠滿足鉑熱電阻的檢測需要。

結論：總之，鉑熱電阻具有較高的精度，并且測溫穩(wěn)定性好，具有較強的抗沖擊性能，所以在工業(yè)生產中得到了廣泛的應用。而使用在線檢測方法進行鉑熱電阻的檢測，則能夠快速完成鉑熱電阻測量精度的檢測，從而更好的進行鉑熱電阻的使用。因此，相信本文對鉑熱電阻的在線檢測方法展開的探討，可以為相關工作的開展提供指導。

參考文獻：

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關鍵詞：溫度控制 儀表測量自動化

溫度不能直接加以測量，只能借助于冷熱不同的物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質隨冷熱程度不同而變化的特性，來進行間接測量。利用熱平衡原理，我們可以選擇某一物體同被測物體相接觸來測量它的溫度，當兩者達到熱平衡狀態(tài)，選擇物體與被測物體的溫度相同，通過對選擇物體的物理量的測量，便可得到被測物體的溫度數值。其中，熱電阻溫度計和熱電偶溫度計在化工產業(yè)中得到了大眾的認可，在我廠工藝流程中熱電阻溫度計是不可缺少儀表元器件之一。

一、熱電阻的測溫原理、特點：

熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測溫元件。熱電阻利用物質在溫度變化時本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的。熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細金屬絲均勻的纏繞在絕緣材料制成的骨架上，當被測介質中有溫度梯度存在時，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內介質層中的平均溫度。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度最高。

二、 熱電阻的結構特點

熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表和變送器配套使用。它可以直接測量各種生產過程中從 -200℃ 至 + 600℃ 范圍內的液體、蒸汽和氣體介質及固體表面的溫度。

（ 1 ） WZ 系列裝配熱電阻：通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，具有測量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實際運用中以 Pt100 鉑熱電阻運用最為廣泛。

（ 2 ） WZPK 系列鎧裝鉑熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它有下列優(yōu)點：體形細長，熱響應時間快，抗振動，使用壽命長等優(yōu)點。

（ 3 ）隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把接線盒內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引起爆炸。

（ 4 ）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲纏繞制成，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量表面溫度。）

電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。

三、熱電阻測溫原理及材料

熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

我們單單從以上大篇幅的介紹不難看出，熱電阻溫度計在當今科學技術如此發(fā)達的今天得到了較理想的運用。那么熱電阻在化工廠在線工作過程中會出現的狀況又有那些呢？環(huán)境溫度的影響，材質材料質量的影響，導線電阻內阻串進其熱電阻的影響等等該如何去解決呢？

在現場維護工作中，我們常常會遇到某一個溫度計顯示儀表指示值低或示值不穩(wěn)定、顯示儀表指示很大、顯示儀表負值、阻值與溫度的函數關系發(fā)生變化的等這些情況。我們該如何去處理呢？如果是顯示儀表指示低或者不穩(wěn)，我們應該拆掉熱電阻溫度計，檢查熱電阻溫度計的保護管內是不是有了金屬屑、灰塵、接線柱是不是有積灰，另外我們還可以用萬用表測量看是不是熱阻出現了短路的現象。如果顯示儀表指示無窮大、很大的情況，我們可以考慮熱電阻會不會出現斷路，引出線會不會斷路。如果指示為負值，那接線出錯，熱阻短路就很有可能成為發(fā)生此種情況的原因所在。如果溫度-電阻值函數關系有變，我們應該考慮電阻絲有可能受到了腐蝕發(fā)生變質情況。通過以上思路我們可能很快就能找到其故障原因。

當然，隨著熱電阻在工業(yè)企業(yè)的廣泛應用，它的種類也出現了很多，如普通型熱電阻，從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。還有鎧裝熱電阻，也是我廠用的最多的，鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，最小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后?。虎跈C械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。再就是端面熱電阻、隔爆型熱電阻等很多種類。根據合適的工況使用不同種類是很有必要的。

四、熱電阻溫度計的改進

這種改進已經進行很久，從事現場儀表工作來看，要掌握好現場儀表的運行情況，需要幾年或者是十幾年的經驗才可以做到，儀表工需要掌握的知識面很寬很廣，要靠一天兩天，一年兩年是遠遠達不到的。下面就我所了解的談一談，在導線電阻對測量的影響方面，工業(yè)上采用了三線制、四線制的接線方法，在熱電阻與顯示儀表的實際連接中，由于其間的連接導線長度較長，若僅使用兩根導線連接在熱電阻兩端的話，導線本身的電阻就會與熱電阻串聯在一起。造成測量誤差。三線制的接法就是在熱電阻的一端與一根導線相連，另一端與兩根導線相連，與一個電橋配合，橋路平衡（四個橋臂電阻相等），在平衡狀態(tài)下可以消除導線電阻的影響。

本文對儀表理解的膚淺，不夠深入，同時也知道了自己以后努力的方向。在提技術方面合理化建議這個問題上，說不上建議，只是談一談我的想法，在儀表定點的過程中，由于是根據PID圖與現場情況定點，發(fā)現有些測點儀表在以后的現場儀表維護過程中是很不方便的，我想是不是可以通過協調，在不影響測量的情況下，結合工藝要求與以后的現場儀表維護來定點定位，以達到既滿足了測量要求又方便了維護的效果。

隨著現代科技進步,自動化得到了越來越廣泛的應用,自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現代化水平的一個重要標志。為了保證生產過程安全、可靠的運行,要隨時對生產過程中使用的儀表進行維護和校準。只有保證儀表的安全可靠性自動化儀表才能發(fā)揮更大的效能。

參考文獻：

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關鍵詞：電動機；過熱保護；測溫

電動機保護裝置已經滲透到所有發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)等領域，影響廣泛。一般來說，電動機損壞大部分是由于繞組過熱或者絕緣性能降低引起的，因此對電動機保護的最有效方法就是直接檢測繞組或軸承的實際工作溫度，因此，文章將就電動機的過熱保護及測溫元件進行詳細的闡述和分析。

1 電動機保護概述

實際上，對于中小型三項異步電動機運行過程中所采用的測溫元件及過熱保護可以劃分為以下兩類：第一類是熱敏開關、熱敏電阻等定值式溫度傳感元件，第二類是鉑熱電阻和電熱偶。此外，還包括防潮加熱帶，其可以確保潮濕環(huán)境下電動機保持正常工作。通常情況下，溫度傳感元件要按照已有的規(guī)范和標準進行布設，將其安裝至電動機相應位置上，以保證電動機的正常運行。不管是因為過電流、欠電壓、過電壓、缺相的影響，還是由于堵轉、過載的限制，都可以借助電機繞組的溫度升高來給予直接的表現，并且該信號可以及時的傳送至電機溫度保護器或控制儀上，并實現電源的切斷操作，以保證電動機的正常運轉。

2 電動機常用的測溫及過熱保護元件

2.1 熱敏開關

實際上，MK1型熱敏開關在電機局部超溫保護階段得到了廣泛的應用，在進行AR225S-4SB3型號電機制造過程中，可以選擇MK1.150.D.K.2000.300熱敏開關，并根據相關規(guī)范和標準使其在電機端部繞組線圈中正常工作，同時對其進行針對性的綁扎固定，并將其和線圈一同進行浸漆烘干。如果電動機運行階段，所測量的線圈溫度大于熱敏開關設定的動作溫度時，就會使控制器電源斷開，確保電動機的正常運行。此時就要求根據電動機的絕緣等級來選擇不同溫度的熱敏開關。除此之外，也可以將熱敏開關埋置在電動機軸承蓋上，并和電動機線圈的熱敏開關進行串聯，當某一軸承溫度上升到規(guī)定數值時，該點的熱敏開關就會自動斷開，使電動機斷電。

2.2 熱敏電阻

一般會選擇PTC熱敏電阻對電動機進行保護，因為其具有較小的體積和熱容量，具有較高的反應速度。在電機的過電壓、欠電壓和過載保護中可以有效的發(fā)揮作用，同時還能夠實現電機的缺相起動保護。但是在使用過程中，需要配備與之對應的GRB電機過熱保護器，以確保其能夠正常運行。在進行電動機制造過程中，最好將PTC熱敏電鑲嵌至電動機線圈內部，對于三相電機來說，其一般需要借助三支串聯的熱敏電阻，并使其與電動機A、B、C三相線圈連接在一起，對其進行針對性的壓緊綁扎，綁扎完成之后對其進行浸漆，同時還需要按照要求將其引線與接線盒內部有效的銜接在一起。當電機線圈的溫度非常的趨近于絕緣等級溫度時，則會使PTC熱敏電阻的阻值明顯提升，同時將相對應的信號及時的傳送到GRB電機過熱保護器上對其信號進行分析和處理，以確保對電動機的保護。在保護MZ6型電機階段，一般會選擇PTC熱敏電阻，例如將MZ6-150-DK-1000應用到YQ2-200L-4-CIRO-PTC電機中；將MZ6-155DS0應用到Y2-200L-4VF電機中。對于上述較為敏感的電阻型號，其中的150和155表示各儀器控溫點的數值。如果電動機無法根據相關規(guī)范和標準來進行PTC熱敏電阻的安裝，則需要將電動機的端蓋打開，并使PTC熱敏電阻借助AB膠粘在線圈上，將其中的引線與接線盒內部相對應的位置進行連接，從而保證其運行溫度降低20℃。

2.3 熱電偶

對于軸承測溫、電機繞組和超溫保護而言，一般會選擇熱電偶，最常見的熱電偶包括WRF鐵-銅鎳熱電偶（J偶）和WRN鎳鉻-鎳硅熱電偶（K偶）兩種。其中前者的測溫范圍為-40～750℃，后者的測溫范圍為-40～1300℃；因此，J偶具有較高的分辨率，而且明@高于K偶。對于WRF-X型熱電偶而言，通常需要將熱電偶嵌入至繞組端部線圈內部，然后按照要求對其進行綁扎固定，完成之后要對其進行浸漆烘干，并按照要求將專用的儀表相連接。而WRF-M型熱電偶而言，最好把電機軸承室打一孔，并把軸承測溫安裝到電動機相應的位置，以實現傳感器端面與軸承外環(huán)的有效連接。

2.4 熱電阻

WZP鉑熱電阻傳感器在電動機的過熱保護中用途比較廣泛，而且實現對溫度的準確測量。實際上，WZP鉑熱熱電阻傳感器具有較高的精準度和靈敏度，并且線性溫度阻值要優(yōu)于其他電阻式熱傳感器，因此，將其與KLB智能溫度控制儀有效的連接在一起，可以直觀的呈現軸承及線圈的實際溫度。

小型電機（H355）鉑熱電阻往往需要選擇WZP-3×16-T。在對其進行安裝的過程中，一般要求在電機繞組端部線圈內嵌入傳感器，并按照要求對其進行緊綁扎固定，同時引出引線，并使其與接線盒內部相應的位置連接在一起。

WZPM屬于軸承用鉑熱電阻，在使用其過程中往往需要將電機軸承室打一孔，并按照相關規(guī)范和標準絞相應的絲扣，以實現傳感器端面與軸承的外環(huán)的有效連接。

3 防潮加熱帶

電動機的過熱保護中，KBQ型防潮加熱帶應用比較廣泛，其可以確保潮濕環(huán)境下電動機的正常運行。通常情況下，當電機停止工作后，KBQ型防潮加熱帶將會立刻進入作狀態(tài)，其能夠使電機繞組的溫度維持在比正常溫度高出5℃的狀態(tài)，避免由于電機線圈繞組結露在外面，提高電動機的運行效率。例如：對于Y2-315L1-8RK電機來說，其一般會選擇KBQ308C防潮加熱帶，并且根據其中心高的不同從而選擇不同的規(guī)格標準并應用到不同的電機中，當電動機的型號為H225-H280時，要求選擇KBQ306A（B），當電動機的型號為H180-H200，要求選擇KBQ305A（B）。實際上，防潮加熱帶的型號需要根據電動機的具體工作狀態(tài)而定。通常情況下，需要在電機繞組端部外圓上安裝KBQ型防潮加熱帶，而且需要先清理干凈繞組端部，再按照要求把防潮加熱帶綁扎固定在其外圓上，引出電機引線與防潮加熱帶引線。此外，在電機正常通電階段，防潮加熱帶會立刻停止工作，反之當電機斷電后，防潮加熱帶將會開始加熱工作。

4 結束語

通過對電動機的過熱保護及測溫元件進行分析，能夠及時的了解和掌握運行階段電動機中可能出現的問題，并對其進行實時監(jiān)控，從而更好的發(fā)現電動機設計和運行階段存在的缺陷，并對其進行及時的改正，以確保其正常運行。文章就電動機的過熱保護及測溫元件進行了分析，希望給相關從業(yè)人員一些啟示。

參考文獻

[1]侯小利.淺談電動機的過熱保護[J].黑龍江科技信息，2015（36）：170.

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【關鍵詞】電阻；測溫；干擾；水電廠

1.引言

在水電廠，為保證機組的安全運行，我們必須監(jiān)視機組各部位的運行狀況，溫度就是其中一個重要指標，通過溫度變化趨勢可以判斷各部位的受力情況。水電廠的測溫位置主要有三部軸承瓦溫、油溫、定子、冷熱風，這些部位都有著強大的電磁干擾，惡劣的運行環(huán)境，時時刻刻干擾著電阻測溫的正常工作。在三門峽水電廠，就發(fā)生多次由于測溫跳變導致的設備障礙，2005年1F、2F定子溫度測值多次跳變到140多攝氏度，2006年5F、7F先后發(fā)生了由于溫度跳變導致水機事故出口動作的障礙。這類缺陷嚴重困擾著水電廠的安全運行。為提高水電廠安全運行水平，必須提高水電廠測溫的抗干擾水平。本文將從測溫原理出發(fā)，結合對各種干擾源的分析，提出測溫在實際運行過程中有效的抗干擾措施。

2.測溫原理

RTD（resistance temperature detector）全稱電阻溫度檢測器。在眾多測量溫度（或測溫）方法中，電阻溫度檢測器（或電阻測溫器，通常簡稱為RTD）是最精確的一種方法，在各種工業(yè)環(huán)境中廣泛應用。在RTD中，器件電阻與溫度成正比。RTD通過對測溫電阻施加外部激勵進行采集，一般RTD測量有如下幾種原理。

（1）RTD集成電路

該原理一般采用自帶RTD功能的集成電路芯片，如XTR105等。該類芯片一般自帶2路精密恒流源輸出，直接產生4-20mA的電流型輸出信號或數字信號。該原理器件集成度高，電路簡單，并且采集精度高。但該類器件一般輸出的電流較小，只有0.4～0.8mA，并且抗干擾能力較弱，在干擾大的環(huán)境下容易造成測值不準，必須在硬件或軟件上有較好的濾波設計。

（2）電橋原理

該原理采用惠斯通電橋法。通過在電阻電橋上疊加電壓源，在被測電阻上形成電壓，通過機械式繼電器切換，沒有切入的通道僅和電壓源有電氣聯系，和采集回路沒有電氣聯系。

本原理采用電壓源取代電流源，實現起來比較簡單，但存在以下問題：

非線性問題：由于采集電壓和電阻的變化率呈非線性關系，因此不同類型的測溫電阻之間無法實現自適應，必須軟件補償；

三線制問題：該原理無法真正實現三線制接線，即使通過三線制接線方式，也無法完全消除引線電阻。

必須采用機械式繼電器，由于機械式繼電器壽命有限，長時間頻繁動作后損壞率較高。

當多個測溫電阻發(fā)生接地時會測量不到溫度值。由于測溫電阻埋設在軸瓦和定子中，加上引線距離較長，因此很容易發(fā)生電阻接地的情況。如下圖所示，當測溫電阻R1的一端和R2的另一端同時發(fā)生接地時，電流會沿紅色通道流過，從而R1被短路，無法正確測量。

（3）恒流源原理

采用獨立的恒流源電路，通過MOS繼電器在通道間切換，沒有切入的通道通過MOS繼電器隔離，和內部電路沒有任何電氣上的連接；切入的通道，電流源在電阻上形成電壓并由AD采集。

該原理采用獨立大電流的恒流源，抗干擾能力較強；通道之間完全獨立，并且沒有切入的通道和內部電路沒有任何電氣聯系，極大降低了擾的概率；該原理支持2線、3線及4線等多種接線形式，可有效消除引線電阻。此種方法應用比較廣泛。

3.水電廠電阻測溫的干擾源

（1）電磁干擾

電磁干擾分為傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾又分為兩大類：共模干擾、差模干擾。共模干擾（Common-mode Interference）定義為任何載流導體與參考地之間不希望有的電位差；差模干擾（Differential-mode Interference）定義為任何兩個載流導體之間的不希望有的電位差。

輻射干擾又可分為近場干擾[測量點與場源距離λ/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知，導體中變化的電流會在其周圍空間中產生變化的磁場，而變化的磁場又產生變化的電場，兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產生的電磁場的大小以及其作用范圍。

在水電廠中，無時無刻不存在著強大的電場和磁場，電場和磁場對電阻及電纜產生電磁干擾，不僅存在著差模干擾，共模干擾有時甚至能達到V級，嚴重影響了溫度測量的準確度。

（2）工頻干擾

水電廠的環(huán)境復雜，高壓開關的分合，大容量的電容充放電等等都會產生工頻干擾，工頻干擾會產生感應電壓或感應電流。這嚴重影響測溫裝置的正常運行。

（3）環(huán)境干擾

環(huán)境溫度干擾：如果采用兩線制的話，線阻是一個不可忽視的因素。這時一般會采用溫度補償的方法來解決。但環(huán)境溫度變化會引起線阻的變化，導致溫度補償不恒定，從而導致溫度測值不準。

運行環(huán)境干擾：運行環(huán)境惡劣。還是以推力瓦測溫電阻為例，傳感器及其導線長期浸泡在溫度較高的透平油里，并時刻承受油流的沖擊和機組的振動。在這樣的環(huán)境中傳感器及導線極易出現松動、斷線等情況。這類由于斷線導致的測值跳變占了電阻缺陷總數的近一半。

4.抗干擾措施

（1）采用三線制或四線制

熱電阻（如Pt100）是利用其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理制成的將溫度量轉換成電阻量的溫度傳感器。

溫度變送器通過給熱電阻施加一已知激勵電流測量其兩端電壓的方法得到電阻值（電壓/電流），再將電阻值轉換成溫度值，從而實現溫度測量。

熱電阻和溫度變送器之間有三種接線方式：二線制、三線制、四線制。它們的測溫原理如下。

1）二線制

如圖1所示，變送器通過導線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2。

由于連接導線的電阻RL1、RL2無法測得而被計入到熱電阻的電阻值中，使測量結果產生附加誤差。如在100℃時Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379Ω/℃，這時若導線的電阻值為2Ω，則會引起的測量誤差為5.3℃。

2）三線制

是實際應用中最常見的接法。如圖2，增加一根導線用以補償連接導線的電阻引起的測量誤差。三線制要求三根導線的材質、線徑、長度一致且工作溫度相同，使三根導線的電阻值相同，即RL1=RL2=RL3。通過導線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2、V3。導線L3接入高輸入阻抗電路，IL3=0。

由此可得三線制接法可補償連接導線的電阻引起的測量誤差。

3）四線制

是熱電阻測溫理想的接線方式。

如圖3，通過導線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V3、V4。導線L3、L4接入高輸入阻抗電路，IL3=0，IL4=0，因此V4-V3等于熱電阻兩端電壓。

熱電阻的電阻值：

（2）采用PT100測溫電阻

Pt100和Cu50是目前電廠最常用的測溫電阻，基本上99%的水電廠都在使用。Pt100是用鉑金材料作為敏感元件，Cu50是用銅做敏感元件。Cu50與Pt100的比較有幾個缺點：首先銅比鉑的阻值小，需要很長的銅絲繞制成敏感元件，鉑則相對短一些，一般的越長越細的材料可靠性越低。第二，鉑電阻是主流的測溫電阻，大的制造商、特別是德國廠家都以光刻濺射工藝生產Pt100芯片，非常成熟可靠。幾乎沒有廠家生產Cu芯片，這樣如果要用Cu50產品只有國內小廠自己繞制線圈來做敏感元件，可靠性大大降低。這也就是有些電廠使用的Cu50測溫電阻經常壞的原因。

另外，鉑電阻芯片的品質也是千差萬別的，應該采用濺射光刻工藝制作的Pt100芯片，精度要求達到A級。這類芯片的漂移很小，長期穩(wěn)定性高，而且抗沖擊和振動。芯片引腳采用鉑鎳合金。因為芯片引腳最終要和導線或鎧裝絲的芯線焊接，焊接容易導致金屬材料發(fā)脆而斷開，所以這也是個薄弱環(huán)節(jié)。芯片引腳采用鉑鎳合金可以保證焊接后引線的機械性能，避免導線在傳感器內斷開。

（3）采用抗工頻干擾電源

工頻干擾是最常見的干擾。采用工頻干擾過濾器，將電源的工頻干擾過濾掉，從而得到穩(wěn)定的電源，保證裝置的正?？煽窟\行。自今年上半年我們將所有SJ40C加裝了交流電源過濾器，SJ40C裝置運行的穩(wěn)定性大大提高，跳變現象較之前有顯著減少。

（4）增加濾波電容

電容具有隔直流通交流的作用，并可以有效去掉高頻電壓波峰。在端子排上增加濾波電容可有效去掉瞬間電壓干擾。由于定子測溫時刻處于強磁場中，測值跳變十分厲害，自從我們加裝濾波電容后，跳變現象得到明顯改善，但電容充放電需要時間，這會延長溫度采集周期。

（5）采用軟件濾波

溫度信號值非常小，很容易受到干擾而導致測值漂移，因此必須對采樣信號進行有效的濾波，才能避免信號誤采集。軟件濾波主要基于溫度不會突變的思想，它可以有效去掉脈沖干擾，熨平溫度變化。需要指出的是：軟件濾波雖然能夠有效濾波，但它是以犧牲刷新速度為代價的。目前主流的軟件濾波思想如下：

對于每個測溫點的采樣分成4個周期（也可以分成n個周期，n越大，溫度刷新周期越長），每個周期內對該點連續(xù)采集4次，分別得到4個采樣值L1～L4，然后將改組采樣值去掉最大值和最小值后取平均，作為第一個采樣周期的測值M1；如此4個循環(huán)后得到4個采樣周期的測值M1～M4；在將4個采樣測值M1～M4去掉最大值和最小值后取平均，作為本次采樣的最終測值N。采樣處理過程如下圖所示：

在寫禁止條件下，再進行兩個掃描周期的采樣值之差的處理，結果如下：

（a）若|采樣值之差|

（b）若0.3

（c）若0.5

（d）若|采樣值之差|>5度，需連續(xù)三次，才置該點品質壞，不更新溫度測值，退出溫度保護。

在寫允許條件下，除斷線或短路，置測值非法和品質壞外，其它情況直接更新溫度測值。

（6）提高安裝工藝

電纜在根部折斷現象幾乎在每個電廠都有，電纜長期浸泡在流動透平油中，如果不做特殊的處理，時間長了導線就會在傳感器根部斷開。一般在安裝瓦溫電阻時要求傳感器與瓦體剛性連接，最好是螺紋連接，瓦內的導線也要可靠固定，特別是根部導線要與傳感器固定在同一個剛體上。如果在安裝軸瓦測溫電阻時只是簡單的放置在瓦孔內，或是用環(huán)氧樹脂灌封在孔里，這樣的安裝方式是不規(guī)范的安裝方式，不能有效地保護導線根部。在實際處理的缺陷中，電阻根部斷線的故障占了測溫電阻故障的一半左右，應該引起重視。另外，電纜外皮在高溫及腐蝕性的透平油環(huán)境中也會開裂。

在電纜安裝布線過程中，要繞開強磁場和電場，并實施可靠屏蔽。如果沒有對測溫電阻實施有效的屏蔽，使發(fā)電機的強電場和強磁場對測溫電阻干擾并把干擾信號導入測溫回路中，就會造成測溫不準。測溫電阻和整個測溫回路，導線多且長，接線環(huán)節(jié)多，屏蔽要求在整個環(huán)節(jié)中都要有可靠的屏蔽，只要有一個環(huán)節(jié)出現問題，屏蔽就會無效。

5.結語

電阻測溫的抗干擾研究是一項長期任務，隨著環(huán)境的變化，不同地方的干擾源不盡相同，這就要求我們根據實際情況選擇不同的抗干擾對策，從而提高測溫的準確性，保證溫度保護不誤動、不拒動，保障電廠的安全運行。

作者簡介：

篇5

高低壓自動加溫裝置控制系統(tǒng)在實現高壓轉子和低壓轉子按工藝要求自動加熱功能的同時，還要具備多種故障保護功能。且完成加熱工作或溫度過高時，系統(tǒng)會自動停止加熱并發(fā)出報警信號。另外，在緊急情況下，控制系統(tǒng)還要具備緊急停止功能。高低壓自動加熱裝置控制系統(tǒng)中的關鍵問題在于溫度測量的準確性和加熱器溫度控制精確性、穩(wěn)定性。1.1溫度測量在工業(yè)生產中，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，其主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度最高，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。熱電阻是利用其電阻值隨溫度變化而變化這一原理將溫度量轉換成電阻量的溫度傳感器。通過給熱電阻施加一已知激勵電流測量其兩端電壓的方法，測得電阻值，之后再根據溫度曲線將電阻值轉換為溫度值，從而實現溫度測量。本控制系統(tǒng)采用熱電阻進行溫度測量，每個加熱體設有兩個熱電阻，提高溫度測量的可靠性。1.2PID控制技術在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節(jié)。PID控制器以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或者得不到精確的數學模型時，控制理論的其他技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或者自校正、自適應算法來實現。在本控制系統(tǒng)中，結合現場實際情況，使用智能調節(jié)器對控制溫度進行PID調節(jié)，實現高低壓加熱體的自動加熱控制。綜上，高低壓自動加熱裝置控制系統(tǒng)是以熱電阻測溫原理為基礎，以高精度的智能調節(jié)器為控制核心的自動控制系統(tǒng)。它采用精確度較高的熱電阻測溫法測量加熱體的時時加熱溫度，利用智能調節(jié)器對測量的溫度參數進行PID參數整定，找到最佳的控制量，實現自動加熱控制功能。當達到計時時間時，系統(tǒng)會自動停止加熱。在加熱溫度超過工藝要求溫度的上限時，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報警信號。

2控制系統(tǒng)結構組成及工作過程

高低壓自動加熱裝置控制系統(tǒng)的高壓部分和低壓部分是相互獨立的兩個控制系統(tǒng)，主要由加熱器、溫度測量部分和控制柜組成，其中控制柜主要包括電源部分、智能溫控儀、報警部分、冷卻部分、指示部分、計時部分、故障保護部分及控制開關部分。設備通電后，電源指示燈亮，之后按照要求對調節(jié)器和計時器進行參數設置；按下加熱啟動按鈕，加熱指示燈亮，加熱器開始工作；當溫度初次達到工作溫度的下限時，計時器開始計時；當溫度達到工作溫度的上限了，系統(tǒng)發(fā)出指令，加熱器停止加熱；當溫度降到溫度下限時，系統(tǒng)將發(fā)出加熱指令，加熱器自動繼續(xù)加熱；如此反復；計時器達到設置時間，停止加熱管工作，并發(fā)出報警信號；按下加熱停止按鈕時，加熱指示燈滅，加熱器停止加熱；加熱的過程中，若加熱溫度超過溫度上限，系統(tǒng)會自動停止加熱，并發(fā)出聲光報警信號；系統(tǒng)設有急停按鈕，在緊急情況下，按下緊急停止按鈕，系統(tǒng)將切斷加熱電源，確保安全。

3結語

篇6

【關鍵詞】熱電阻 溫度傳感器 放大器 AVR單片機

一、引言

隨著社會的進步和工業(yè)技術的發(fā)展，許多產品對溫度因素要求越來越高，溫度的高精度測量是工業(yè)生產領域一個重要問題。 溫度傳感器是最早開發(fā)、應用最廣的一類傳感器，例如自動空調系統(tǒng)、家用電器溫度控制中，都需要溫度傳感器來完成，因為溫度是需測量和控制的重要參數之一。本設計一個基于AVR單片機的熱電阻溫度傳感器，用于檢測液體溫度并將結果直觀顯示。

二、系統(tǒng)功能分析

根據系統(tǒng)設計要求，可把電路分為模擬部分和數字部分，采用ATmega16（L）AVR單片機作為系統(tǒng)控制核心，主要實現兩個功能，一是將待測溫度轉換為電壓并放大，由模擬部分即電橋電路和電壓放大電路實現。二是將電壓轉換為溫度并顯示，由數字部分完成，即ATmega16（L）AVR單片機和LCD1602液晶顯示，單片機將電壓進行A/D轉換，然后轉換為相應的溫度，送到LCD顯示。

三、系統(tǒng)硬件電路設計

系統(tǒng)控制電路由電橋電路、放大電路、A/D 轉換電路及LCD顯示電路組成。綜合考慮設計要求及系統(tǒng)各項功能實現情況后選擇以下方案以實現設計的合理化、實用化及最小成本化。

（一）電橋電路。熱電阻的敏感元件阻值隨溫度發(fā)生的變化是很微弱的，必須用專門電路測量這種微弱的變化，最常用電路就是電橋電路。電橋的作用：把電阻片的電阻變化率ΔR/R轉換成電壓輸出，然后提供給放大電路放大后進行測量。為了將約2mV～9mV微弱的電壓信號能夠較穩(wěn)定的輸出，盡量減少各種干擾，該設計是采用不平衡電橋的±5V恒壓源供電法。電橋四臂中只有一臂接入電阻傳感器，其余三臂均為固定電阻，則輸出電壓U0為[1]：

（3.1）

（二）探測器測溫方法

電阻溫度探測器（RTD）是一根阻值隨溫度變化而變化的特殊導線。目前銅和鉑兩種探測器應用較廣泛，鉑電阻溫度傳感器有PT100，其電阻溫度系數為3.9×10-3/℃，電阻變化率為0.3851Ω/℃，具有測量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，電阻與溫度之間關系接近于線性。為了提高測量精確度，使用鉑熱電阻Pt100為探測器。為了消除導線電阻受被測溫度環(huán)境的影響，引線采用三線制測量法。當電橋達到平衡時，有 （3.2）

則

因取，則有 （3.3）

若使 ，則有

由上可知，調節(jié)使電橋平衡，可消除環(huán)境影響。當Pt100所測溫度發(fā)生變化時，其電阻相應發(fā)生變化，導致輸出電壓發(fā)生變化，輸出端產生毫伏級電壓，輸出電壓與溫度呈線性關系變化[2]。

（三）放大電路。經分析可知，傳感器輸出信號是十分微弱的微伏級電壓，且易受噪聲干擾。因此要有效提取該信號，關鍵是在放大有用信號時把干擾信號有效地抑制掉，設計還需考慮放大器精度及穩(wěn)定性。

1.前置放大電路。整個電路的失調電壓及漂移與第一級密切相關，因此第一級選用具有超低失調電壓和超低漂移的集成運放ICL7650，且第一級承擔儀用放大器主要放大作用，則取R2=100K，R1=2K，R3/R4=1。第二級的漂移和失調電壓對整個電路的作用大大降低，但其共模抑制比CMRR對整個電路的CMRR影響很大，因此第二級選用價格低且性能優(yōu)越的低漂移集成運放OP07，其失調電壓為45V，溫漂為0.3V/℃，增益為450V/mV，共模抑制比為123dB。因第一級增益較大，易引起自激振蕩，因此在兩個100K電阻兩端加上150P的電容。ICL7650是一種斬波穩(wěn)零運放，斬波頻率低（200HZ），其輸出信號中含有斬波尖峰噪聲，因此第二級差分運放電路又做低通濾波器，對斬波噪聲及其它干擾信號抑制效果較好[3]。

2.后級放大電路。后級放大電路完成信號二次放大和低通濾波作用，可根據需要調節(jié)放大倍數。應用OP07構成反相放大電路，Vin 是經前置放大電路放大后的電壓，理論上此放大電路放大倍數為b=100倍。C9、R7 構成RC低通濾波網絡，其電路截止頻率為，f=1/2Л×R×C-1/2?！?0K×0.01u-530 Hz，符合設計要求（有用信號頻率范圍主要集中在0到500 Hz）；管腳7和4分別接一個0.1pF瓷片電容，用于濾除高頻成分；為了減少失調電流，管腳3接R6；OUT端信號進行A/D轉換后送至CPU處理。

（四）數據采集及處理。單片機控制和測量中涉及物理量均為模擬量，模擬量要輸入單片機須經過A/D轉換為數字量，單片機才能進行運算、加工和處理。在本設計中，直接應用ATmega16（L）AVR單片機與軟件結合，實現數據采集、A/D轉換及通信功能，電路簡單又能滿足設計需要。

A/D轉換基本原理是：將參考電平按最大的轉換值量化，再利用輸入模擬電平與參考電平比值求得輸入電平的測量值（V測=V參*（AD量化值/AD轉換的最大值））。有些MCU A/D轉換的參考電平可選擇由一個外部引腳輸入，使得用戶可以對A/D轉換進行更好控制。值得注意的是A/D轉換輸入電平須比參考電平低或相等，否則測試的結果會偏差很大。

（五）顯示電路。液晶顯示器（LCD）具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等優(yōu)點，近幾年被廣泛用于單片機控制的智能儀器低功耗電子系統(tǒng)中。本設計用常見的1602字符型LCD模塊作為顯示器。1602B可以顯示2行16個字符，有8位數據總線D0-D7，和RS、R/W、EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{節(jié)和背光。

四、系統(tǒng)調試

啟動系統(tǒng)，將程序燒寫入控制芯片ATmega16。下載結束后將探測器放入熱水中，用萬用表測量模擬部分信號輸出端電壓值U0，與LCD顯示電壓U1比較。當電壓達到穩(wěn)定后，將探測器放入冷水中，再次比較顯示結果，同時記錄LCD上顯示的溫度T1，如表4-1所示。

表4-1 電壓及溫度測量結果（表4-1）

五、結論

本設計實現以下功能：

根據鉑電阻溫度探測器的電阻隨溫度變化而變化原理，將溫度變化轉化為電阻的變化，再運用不平衡電橋原理將變化的電阻轉化為電壓。

用ICL7650制作差動放大電路，將電橋產生的毫伏級電壓進行差動放大100倍，用OP07的典型運放電路作為后級放大，通過聯級方式對小信號放大濾波[5]。

用BASCOM語言編程控制AVR單片機實現將模擬信號進行A/D轉換及通信，并在LCD上顯示電壓及相應溫度。

參考文獻：

[1]孫傳友，孫曉斌.感測技術基礎[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006

[2]單成祥，牛彥文，張春.傳感器原理與應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006

[3]張茂青.AVR單片機高級語言BASCOM程序設計與應用[M].北京：北京航天航空大學出版社，2005

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關鍵詞：便攜式溫度自動校準系統(tǒng) 長輸管道 溫度儀表 淺談

作為一個有危險性的特種行業(yè)，在原油長輸管道的SCADA控制系統(tǒng)中，大量應用的儀表校準工作存在較大的困難。特別對于溫度儀表的校準，由于常規(guī)的校準設備體積大，工作條件要求高，不適合現場環(huán)境使用；而輸油行業(yè)要求生產不可中斷，使得拆卸儀表進行送檢等也成為不可能。因此，尋找一種體積小、操作簡單、便攜性好、擁有較高校準精度的小型溫度校準系統(tǒng)、能夠實現溫度儀表的現場校準的設備，是提高校準效率、提升校準精度的有效手段。而JOFRA干體爐是一種新型的便攜式溫度校準設備，配合ASM掃描開關及校準軟件，可以方便地組成一套完整的溫度自動校準系統(tǒng)。它是集現代測量技術、計算機測控技術和信息管理技術于一體的新一代溫度儀表校準裝置，是全新概念的溫度計量管理系統(tǒng)。可以完成多功能、智能化的計量管理任務。完全可以滿足工業(yè)生產需要；同時，它可以提供在線式校準，這就將開展溫度儀表校準工作時對輸油生產產生的影響降到最低。

l 系統(tǒng)的構成及工作原理

1.1系統(tǒng)組成

裝置的基本組成包括核心部件ASM801B多路自動掃描開關；主要部件溫度控制系統(tǒng)ATC一140B、CTC一1200A以及計算機打印機及其功能強大系統(tǒng)配套軟件JOFRA。通過控制電路和多路接口，將各智能化功能部件連成系統(tǒng)網絡。工作時通過JOFRA軟件的校準設置來控制校準儀的控溫，同時校準儀里的被校儀表通過電纜將數據信號實時經過掃描開關傳送至計算機JOFRA軟件系統(tǒng)，形成一個閉環(huán)控制回路，通過自動系統(tǒng)的PID調節(jié)對校準儀參數進行補償式修正，從而達到一個穩(wěn)定、精確的恒溫場。

1.2主要性能指標

1.2.1系統(tǒng)的基本功能

① 用一等標準鉑銠10一鉑熱電偶溫度計校準二等標準鉑銠10一鉑熱電偶溫度計；

② 用一等或二等標準熱電偶溫度計校準工業(yè)用各型熱電偶溫度計；

③ 用二等標準熱電阻溫度計校準工作用熱電阻溫度計和其它液體式溫度計。

1.2.2系統(tǒng)的主要指標

① 掃描開關寄生電勢≤0.4V；

② 控溫準確度為0.1%FS。穩(wěn)定性：對高溫爐≤0.1℃/min；對油（水）槽≤O.04℃/10min；

③ 對工業(yè)用熱電偶、熱電阻溫度計一次可校準1～7支；

④ 校準溫度范圍：熱電偶溫度計為300～1200℃、熱電阻溫度計為0～300℃、液體溫度計為30～150℃ 。

2 關鍵技術特點

2.1獨特的溫度性能

JOFRA干體爐可以對各種型號和類型的溫度探頭進行精密校準，這得益于它所采用的創(chuàng)新的雙區(qū)加熱技術。每個加熱區(qū)都可以單獨控制進行精確的溫度測量，在加熱塊底部的溫度一致性非常接近于實驗室液體槽的指標。下面的加熱區(qū)域保證整個加熱塊合適的熱量消耗，上面的加熱區(qū)域補償加熱體上部和被測傳感器的熱量損失，這種設計無需隔熱被測探頭，可以校準充液式或其他機械式的探頭。

2.2動態(tài)負載補償技術（DLC）

為了配合雙區(qū)加熱技術，實現更好的溫場一致性，JOFRA干體爐采用了DLC （動態(tài)負載補償）技術。DLC技術以一支特殊的溫差傳感器來實現對溫場的實時監(jiān)控，此傳感器將被安置于套管內，并與干體爐連接。當DLC功能開啟時，干體爐會將平衡套管內的溫場作為優(yōu)先于普通溫度控制和穩(wěn)定性控制的首要任務進行處理。干體爐配備的動態(tài)雙區(qū)加熱技術，可使套管頂部和底部的溫度保持一致，使二者之間的溫差最小化。而DLC技術則不僅僅控制加熱井的溫場一致性，也控制著套管內的溫場一致性。DLC探頭監(jiān)控套管內溫場的細微變化，并且將數據反饋至雙區(qū)加熱系統(tǒng)，由后者對溫場進行動態(tài)補償。因此，校準系統(tǒng)的精度和溫場一致性將不受負載多少的影響。

配備了DLC技術的RTC系列干體爐具備如下優(yōu)勢：

（1）同時校準多支傳感器，或校準大尺寸探頭，消除溫度負載的影響；

（2）由于具備極好的軸向溫場一致性，因而無需考慮溫度測量元件在溫度探頭中的具置和長度；

（3）在軸向的不同位置都有最佳的精度，在底部往上60mm區(qū)域內輕松校準各類溫度探頭，無需考慮軸向溫場誤差，確保校準的準確度；

（4）確保干體爐工作在最佳狀態(tài)，在干體爐穩(wěn)定時，可使軸向溫場偏差縮小至接近0℃ ；

（5）通過DLC探頭可以得知雙區(qū)加熱功能的工作正常與否。

3 應用效果

便攜式溫度自動校準系統(tǒng)在當前油田生產現場已應用數年，系統(tǒng)的可靠性、便攜性、多功能性等特點得到了充分驗證。系統(tǒng)充分利用了先進的計算機及其軟件技術，通過可靠性高的通用智能控溫儀表，實現軟硬件雙重控溫，提高了裝置的可靠性和靈活性。在實際的使用中，該系統(tǒng)真正做到了一機多用，提升溫度儀表校準效率70%以上；系統(tǒng)采用高精度智能多功能電測儀表和低寄生電勢的智能多路掃描開關，為一機多用提供硬件支持，較常規(guī)校準提高校準精度30%，大大節(jié)約了人工投入，獲得了突出的經濟效益。

4 結束語

便攜式溫度自動校準系統(tǒng)具有升降溫速度快、體積小、便攜性好的突出特點，適應了原油長輸管道生產對溫度儀表校準便攜、快速、在線的要求，并且在保障校準精度的前提下將在用儀表校準對輸油生產的影響降到最低，這對原油長輸管道生產具有巨大的實用價值。

參考文獻

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關鍵詞：測溫系統(tǒng)；鉑電阻；AD7711；AD轉換器；單片機

中圖分類號：TM241.1 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 01-0000-01

Temperature Measurement System Based on Platinum Resistance

Liu Jiguang

（Liaoning Provincial College of Communications,Shenyang110122,China）

Abstract:The temperature measurement system consists of a platinum resistance temperature sensor,AD converter,MCU.The AD7711 can provide the constant current source for platinum resistance.It is also the AD converter and it can carry out the signal conditioning and AD conversion.MCU is the microcontroller of the whole system. These constitute a complete temperature measurement system.And this system also has a USB interface.This temperature measurement system has many features,such as micro-power,small size,high accuracy.It applies to the high precision industrial situations.

Keyword:Temperature measurement system;Platinum resistance;AD7711;AD

converter;SCM

一、引言

工業(yè)上有很多測量溫度的方法[1]，常用的方法是用鉑電阻，它包括PT100、PT1000等。由PT100構成的測溫系統(tǒng)有很多種，典型是搭建一個恒流源電路或者由電阻構成的電橋。但信號調理電路比較復雜，恒流源問題難以解決。經過比較后，系統(tǒng)選擇了以AD7711芯片為核心的PT100測量電路。測溫系統(tǒng)框圖見如圖1。

二、鉑電阻

金屬鉑（Pt）的電阻值隨溫度而變化，并具有良好的重現性和穩(wěn)定性。利用鉑的這種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器[2]，如Pt100。它們被廣泛應用于工業(yè)測溫。其中Pt100在-200℃～+850℃內熱電偶更精確、線性度更佳。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆[3]。

三、AD轉換器

用PT100進行測溫需要相應的電路把電阻與溫度的對應關系轉換成電壓變換與溫度的對應關系，這個步驟的關鍵就在于模數轉換，而在系統(tǒng)中這是由AD7711來實現的。AD7711是美國AD公司推出的一種高分辨率的雙路模數轉換器件，具有抗干擾能力強、受噪聲環(huán)境影響小的優(yōu)點。

四、主控芯片

STC的單片機STC90C52作為主控芯片。它具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，單片機[4]在用戶系統(tǒng)上即可下載/燒錄用戶程序。

五、USB接口芯片

USB接口用于數據的傳輸。系統(tǒng)選取了CH341作為USB接口芯片，把USB接口與串口進行轉換。

六、接口

（一）PT100與AD7711接口

經過比對系統(tǒng)采用的是三線制的接法具體連接見圖2。

（二）AD7711與單片機接口

單片機的串口和P1口實現與AD7711接口的具體電路如圖3所示。

（三）單片機與CH341接口

圖4中是單片機通過串口連接CH341，實現單片機與計算機之間的USB 通訊。

七、結論

信號通過上述電路的處理后輸入到電腦中，在電腦端用一個第三方軟件“串口調試助手”可以方便的看到PT100所采集到的實時溫度。整個系統(tǒng)體積小、功耗低、精度高，能夠實時的顯示PT100測量的溫度。統(tǒng)可以進行擴展，如可加一組數碼管作為顯示，或者用多個PT100進行多點采集。

參考文獻：

[1]陳德龍,秦會斌.基于Pt100的電子溫度表設計[J].杭州電子科技大學學報,2005,25(4):42245.

[2]馬凈,李曉光,寧偉.幾種常用溫度傳感器的原理及發(fā)展[J].中國儀器儀表.2004,24(6):1-2.

[3]喻秉文.1990國際溫標熱電偶鉑熱電阻應用手冊[M].北京:1996.

[4]李廣第,朱月秀,王秀山.單片機基礎[M].北京:北京航空航天出版社,2003:11-112.

篇9

溫度調節(jié)存在大滯后現象，對溫度的適時控制一直是工業(yè)過程中公認的難題，文章提出一種采用標準輸出4～20mA溫度變送器對系統(tǒng)溫度信號進行采集，采集后的模擬量經PLC功能模塊轉換為數字量，通過其自帶的PID指令對溫度當前值和設定值的偏差進行運算，再通過脈寬調制指令控制電熱器的導通時間，直至溫差為零，電熱器不工作，實現溫度的閉環(huán)控制，實現對電熱器溫度的高精度調節(jié)。

【關鍵詞】

PID脈寬調制；溫度控制；溫度變送器；電熱器

1.系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)的組成如圖1所示，使用PLC作為控制核心，溫度變量經溫度變送器采集[1]后，再經過A/D轉換模塊轉換成PLC可讀的數字量，PLC將它與溫度設定值比較，并按某種控制規(guī)律對誤差進行運算，驅動執(zhí)行機構，實現溫度的閉環(huán)控制。

2.硬件選擇

（1）PLC的選擇

PLC的選擇主要應從PLC機型、容量、I/O模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮[2]。本系統(tǒng)選用三菱公司生產的FX2N-48MR作為溫度控制系統(tǒng)的PLC主單元。

（2）溫度傳感器的選擇

選擇中溫區(qū)最常用的一種Pt100熱電阻作為傳感器。測量精度高，性能穩(wěn)定，其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的。

（3）模擬量輸入模塊的選擇

溫度由Pt100鉑電阻溫度傳感器檢測后輸出的是電阻信號，且是模擬量，而PLC所能處理的是數字量，因此選擇FX2N-4AD作為整個系統(tǒng)的A/D轉換模塊。

（4）溫度變送器的選擇

由于FX2N-4AD所能識別的信號是DC-10～10V或-20～+20mA，所以鉑電阻溫度傳感器[3]采集到得溫度信號必須要通過電路的轉換與調理，在此選用SBWZ-PT100熱電阻溫度變送器實現該功能。SBWZ-PT100可將熱電阻信號轉換成與溫度信號成線性的4～20mA的輸出信號，根據表1選擇預設1，當前溫度和FX2N-4AD最終轉換得到的數字量的比例關系：FX2N-4AD轉換的數字量=當前溫度×10。

（5）加熱器及驅動的選擇

選擇電熱管作為系統(tǒng)的加熱器件，其具有使用壽命長、抗氧化性能好、電阻率高、加工便宜等優(yōu)點。

加熱驅動器的選擇對系統(tǒng)的控制效果、可靠性及使用壽命有著較大的影響。由于在本控制系統(tǒng)中，所選用可編程序控制器采用繼電器輸出方式，所以選用固態(tài)繼電器為驅動控制器件。

3.系統(tǒng)安裝

SBWZ-PT100溫度變送器端子5接24V電源正端、端子4為4～20mA電流輸出端。端子1、2、3接熱電阻。溫度控制系統(tǒng)原理接線圖如圖2所示。

4.軟件設計

（1）溫度控制技術的選擇

三菱FX2N-48MR可編程序控制器擁有自己的PID指令，只需進行一些簡單的參數設置即可，且與開關量控溫法相比系統(tǒng)的控制精度有了較大的提高。

（2）內存地址及內部繼電器分配

PLC內存地址及內部繼電器功能對照見表2。

（3）程序設計

①系統(tǒng)的啟動與停止。利用內部輔助繼電器來代替開關輸入，可以在觸摸屏上點擊啟動、停止，節(jié)省I/O輸入點。其指令表如下：

LD M3

OR M5

ANI M4

OUT M5

②特殊功能模塊。FX2N-4AD的識別，FX2N-4AD把兩個溫度傳感器輸出轉換為數字量，并把兩個通道的數據求平均。其指令表如下：

LD M8002

FROM K0 K30 D4 K1

CMP K2010 D4 M0

LD M1

TOP K0 K0 K3311 K2

TOP K0 K1 K4 K2

FROM K0 K29 K4 M10 K2

ANI M10

ANI M20

FROM K0 K5 D10 K2

MEAN D10 D20 K2

③PID參數設定：

LD M5

MOVP K1000 D300

MOVP K1 D301

MOVP K50 D302

MOVP K10000 D303

MOVP K15000 D304

MOVP K0 D305

MOVP K0 D306

PID D200 D20 D300 D150

④PID輸出值上下限調節(jié)：

LD M5

ZCP K0 K5000 D150 M100

LD M100

MOV K0 D160

LD M101

MOV D150 D160

LD M102

MOV K5000 D160

⑤PWM指令控制電熱器的導通時間：

LD M5

PWM D160 K5000 Y000

OUT Y001

LD M5

CMP D20 D200 M6

LD M6

AND M5

OUT Y2

LD M4

ZRST D0 D400

END

5.調試運行

系統(tǒng)按圖2連接好以后，建立人機界面。

當前溫度為39.1℃，就是A/D轉換模塊轉換來的數字量391。將溫度設定為800就相當于80℃，并設定PID的參數，然后按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，開始進行溫度當前值采集和PID運算。

當溫度升高到40.5℃時，PID運算輸出5000，電熱管持續(xù)導通，溫度持續(xù)升高；溫度上升到77.2℃，PID輸出為3296，電熱管每5s導通3s，使溫度緩慢上升；溫度為79.7℃時，PID輸出為893，即電熱管在5s的周期里導通1s；如果當前溫度超過溫度設定值，風機就導通降溫。

使用FX2N-48MR自帶的PID指令，能使溫度控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，控制精度更高。使用PWM脈寬調制指令，進一步提高了系統(tǒng)控制精度。利用觸摸屏作為人機界面，控制系統(tǒng)的啟動、停止，輸入溫度設定值，實時監(jiān)控溫度的變化，臨時改變PID的各項數據不用一直更改梯形圖，就可以改變溫度設定值等數據，使操作更加方便。

參考文獻：

篇10

如在電控燃油噴射技術的基礎上，采用三元催化器，就可以獲得更高凈化率的排放控制。但是為了能最有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。因此，在排氣管上增加一個氧傳感器，經常性地檢測排氣的質量，并將其轉換成電信號傳給ECU。ECU根據氧傳感器提供的信號，不斷檢測和調整發(fā)動機噴油器的噴油量，使發(fā)動機在多數情況下都工作在理論空燃比附近，實現了噴油的閉環(huán)控制，也有效地提高了發(fā)動機性能及整車的經濟性?？梢哉f，氧傳感器起著至關重要的

作用。

一、氧傳感器概述

氧傳感器是排氣氧傳感器EGO（Exhaust Oxygen Sensor）的簡稱，其功能是通過檢測排氣中氧離子的含量來獲得混合氣的空燃比信號，并將該信號轉變?yōu)殡娦盘栞斎隕CU。ECU根據（入）控制在0.98～1.02之間的范圍內，使發(fā)動機得到最佳濃度的混合氣，從而達到降低有害氣體排放量和節(jié)約燃油之目的。

自1976年德國博世公司率先在瑞典沃爾沃（VOLVO）轎車上裝用氧傳感器之后，通用、福特、豐田、日產等汽車公司相繼完成了氧傳感器的開發(fā)與應用工作。汽車發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)采用的氧傳感器分為氧化鋯（Zr02）式和氧化鈦（Ti02）式兩種類型。氧化鋯式氧傳感器又分為加熱型和非加熱型兩種，氧化鈦式一般都為加熱型傳感器。在實際的維修作業(yè)中，通常將氧傳感器分為1線、2線、3線及4線四種類型，主要由鋼質殼體、鋯管（或二氧化鈦傳感器元件）、加熱元件、電極引線、防水護套和線束插頭等組成。其中1線和2線沒有加熱元件，只有3線和4線才有。加熱元件是受電控單元ECU控制的，它的作用是當空氣進氣量?。ㄅ艢鉁囟鹊停┑臅r候，ECU控制加熱元件通電加熱氧傳感器，使其工作在正常的工作溫度，從而能夠精確地檢測排氣中氧離子濃度的變化。

氧傳感器安裝在汽車的排氣管上，頭部裝進排氣管內，尾部暴露在空氣中?？諝饪梢詮奈膊苛魅雮鞲衅鲀炔浚ㄑ趸喪剑瑐鞲衅魍獠扛鷱U氣直接接觸，這樣當氧離子在鋯管中擴散時，鋯管內外表面之間的電位差將隨可燃混合氣濃度變化而變化，即鋯管相當于一個氧濃差電池，傳感器的信號源相當于一個可變電源。當可燃混合氣濃度低時，排氣中氧離子含量多，因此傳感器內、外氧離子濃度沒有多大差別，兩個鉑電極間的電位差較低，約為0.1V；相反，如果可燃混合氣濃度高，排氣中的氧離子含量很少，傳感器內、外氧離子濃度差別很大，兩個鉑電極間的電位差也大，約為0.9V。發(fā)動機ECU根據來自氧傳感器的電動勢信號判別可燃混合氣的濃度，并相應地修正噴油時間，控制噴油量，使混合氣濃度接近理論空燃比。通過閉環(huán)控制，再利用三元催化器，從而可以最大限度地減少尾氣排放，使發(fā)動機性能處于最佳狀態(tài)，提高燃燒效率，使汽車更節(jié)能、更環(huán)保。

二、氧傳感器故障診斷與檢測實例

1.案例一

（1）故障現象。一輛捷達GTX電噴發(fā)動機轎車，在使用過程中出現排氣管冒黑煙、油耗高、怠速不穩(wěn)等故障。

（2）故障排除過程。用專用儀器VAG1552檢查發(fā)動機電控系統(tǒng)，顯示空氣流量計有故障，但測量空氣流量計的線路及電阻都正常，進一步檢查“08讀取測量數據塊”中的顯示組033的第二區(qū)，檢查氧傳感器的電壓值在0.1～0.2V之間變動（正常情況應該在0.1～0.9V間變動）電壓變動范圍很小說明氧傳感器未起作用。拆卸后發(fā)現氧傳感器頂尖部位的顏色為棕色。

（3）故障原因分析。這種現象是氧傳感器中毒，經常使用含鉛汽油的汽車更容易出現這種情況，所以即使更換了新的氧傳感器，汽車行駛幾千公里后還需要再次更換氧傳感器。根本原因是：由于過高的排氣溫度，使鉛侵入氧傳感器內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧傳感器失效，失效后的氧傳感器不能把真實的混合氣濃度信號傳給發(fā)動機控制單元，造成噴油量不準確，就會導致上述故障現象。

2.案例二

（1）故障現象。一輛寶來1.6AWB的發(fā)動機在無負荷踩下加速踏板時無反應，車主稱因加速無力更換了三元催化轉換器。

（2）故障排除過程。以VAG1552進行故障檢查發(fā)現，故障代碼18030油門踏板1-G79（1號油門踏板傳感器）信號過低、18041油門踏板傳感器2-G185（2號油門踏板傳感器）不可靠信號、17510氧傳感器加熱線路對正極短路和17511氧傳感器加熱電路功率太低。由于是加速問題，先檢查油門踏板傳感器，以儀器進行發(fā)動機數據流08-062檢查時發(fā)現，踩下油門踏板時1～4區(qū)都沒任何反應，又根據線路圖進行油門踏板傳感器1-G79和2-G285的元件和線路檢測，并沒有發(fā)現問題，此時，判斷故障可能在氧傳感器上。

拔下氧傳器的4線插頭，根據線路圖顯示，氧傳感器上1號線是來自燃油繼電器的87號的電源線，2號線是氧傳感器加熱電阻到ECU121／4的接地回路。用萬用表量取氧傳感器1和2號的電阻為無窮大，可以判斷氧傳感器的加熱電阻已斷路，必須更換氧傳感器。在拔下氧傳感器的情況下啟動發(fā)動機，不能加速的故障依然存在，為了盡可能把故障一次排除，又對加熱線路進行了仔細檢查。量取傳感器1號線，來自87的電源線與車輛接地有12V電壓，但與2號線跨接時并沒有電壓值，再進行氧傳感器2號線與ECU（220）的T121／4號線線路檢查，測到電阻為0.5Ω連接線路正常，現可判斷除氧傳感器故障外，發(fā)動機電腦也出現故障，不能正常給氧傳感器接地，因此對ECU和氧傳感器進行了更換，故障排除。

（3）故障原因分析。三元催化轉換器堵塞后，維修人員更換了三元催化轉換器，而拆卸氧傳感器時，氧傳感器的線束與傳感器沒有一起轉（拆卸時只旋轉傳感器外體，并沒有注意需要與連接線一起轉動），氧傳感器外殼用于固定線束的固定環(huán)已松動，傳感器加熱電阻的連接線束被人為損壞造成傳感器內短路，但并未被當時的維修人員發(fā)現。而更換三元催化轉換器時裝回了已損壞的氧傳感器，由于線路短路使ECU的線路板在傳感器回路處嚴重損壞（形成短路情況時已使熔絲熔斷，因發(fā)現S243／10A熔絲已被更換成25A），而剛好ECU損壞的線路板處焊接位置與油門踏板傳感器的回路線路焊接位置很接近，使油門踏板回路導線也嚴重燒毀，數據檢測不連通，以致檢測故障時誤認為是油門故障，而真正原因是氧傳感器線路故障。

三、結束語