浅谈电阻体的工作原理及故障处理

陈永涛 江澎宇 仁茂

摘 要：温度测量是化工仪表自动化的四大参数之一，而热电阻是温度测量的重要传感器，本文简要介绍了电阻体（热电阻）的工作原理、信号连接方式。并对电阻体在实际使用安装和故障进行分析，并提出相应的解决办法。

关键词：电阻体;工作原理;故障处理

一、PT100的原理

PT100是电阻时温度传感器的一种，电阻式温度传感器（RTD，Resistance Temperature Detector）-一种物质材料做成的电阻，它会随温度的上升而改变电阻值，如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数，如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度传感器是以金属做成的，其中以铂（Pt）做成的电阻式温度检测器，最为稳定-耐酸碱、不会变质、相当线性，最受工业界采用。

PT100温度传感器是一种以铂（Pt）做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数，其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro（1+αT）

其中α=0.00392，Ro为100Ω（在0℃的电阻值），T为摄氏温度，因此铂做成的电阻式温度传感器，又称为PT100。

R=100（1+0.00392T）-----〉R-100=0.392T-----〉T=（R-100）/0.392

-----〉T=2.551（R-100）

二、热电阻的信号连接方式

热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。

目前热电阻的引线主要有三种方式

1、二线制：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

2、三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。

3、四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

热电阻一般采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。工业上一般都采用三线制接法。热电偶产生的是毫伏信号，不存在这个问题。

三、二线、三线、四线热电阻测溫原理有何区别

与热电阻连接的检测设备（温控表、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。

4线就是从热电阻两端引出4线，和4个端子连接。

3线就是引出3线，这需要检测设备方的I-＼V-短接。

2线就使引出2线，这需要检测设备方的I-＼V-、I+/V+短接。

测温原理都一样，只是接线区别，也就是电流回路和电压测量回路是否分开接线的问题。

2线，电流回路和电压测量回路合二为1，精度差。

3线，电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线。精度稍好。

4线，电路回路和电压测量回路独立分开，精度高，但费线。

四、测温原理

热电阻（如Pt100）是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换成电阻量的温度传感器。

温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法得到电阻值（电压/ 电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。

热电阻和温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。

五、热电阻故障原因及处理方法

热电阻的常见故障是热电阻的短路和断路。一般断路更常见，这是因为热电阻丝较细所致。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。

电阻体短路一般较易处理，只要不影响电阻丝的长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘即可。

电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法见表

六、热电阻的安装与注意事项

（1）在管道上安装时，热电阻的感温元件应与被测介质形成逆流，至少应与被测介质流束方向成90°角;同时，应将感温元件总长的1/2放置在最高流速的位置，铂电阻的护套管末端应越过流束中心线50～70mm。

（2）热电阻的插入深度，一般不得小于套管外径的8～10倍，一般不应小于300mm。如果插入深度不够，外露部分又空气流通，这样所测出的温度比实际温度低3～4度。

（3）为避免液体、灰尘渗入电阻的接线盒内，应将其接线盒盖朝上，出线孔螺栓朝下，尤其是在有雨水溅洒的场所应特别注意。

结束语;

通过本文的介绍，使我们对热电阻的测量方式和故障处理方法有所掌握和了解，在实际应用过程中起到帮助。