/// 專 業(yè) 的 工 業(yè) 傳 感 與 測 量 ///

 /  前言  /

　溫度是世界上最常用的測量參數(shù)。溫度傳感器用于設(shè)計用于測量溫度的儀器中。為了準(zhǔn)確起見，所有溫度傳感器都必須根據(jù)已知標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　校準(zhǔn)期間僅檢查短期穩(wěn)定性。長期穩(wěn)定性應(yīng)由用戶監(jiān)控和確定。

　　有時，溫度傳感器在校準(zhǔn)過程中可能會發(fā)生故障。即使溫度傳感器在送入校準(zhǔn)之前似乎工作正常，也會發(fā)生這種情況。

溫度傳感器類型

　　熱敏電阻，鉑電阻溫度計（PRT）和熱電偶是大多數(shù)溫度測量應(yīng)用的首選儀器。每個都有特定的特征和局限性。

　　通常，這些儀器是可靠的，可以提供多年的無故障服務(wù)。但是，隨意地應(yīng)用會極大地影響其準(zhǔn)確性和使用壽命。因此，必須正確處理和使用它們。為此，您必須了解它們的工作方式和局限性。

LLWD一體化溫度變送器

　熱敏電阻

　　熱敏電阻是所有溫度傳感器中最堅固的。它們由像可變電阻器一樣的固態(tài)設(shè)備構(gòu)成。

　　隨著溫度變化，熱敏電阻的電阻也會變化，且具有出色的靈敏度和準(zhǔn)確性以及廣泛的電阻值。它們還具有出色的長期漂移特性，并且對震動不敏感，也不會遭受其他溫度計類型可能存在的其他問題。

　　由于它們對震動不敏感，因此它們的校準(zhǔn)通常不會受到輕微振動，撞擊或掉落的影響。但是，它們的溫度范圍通常限制為100oC.

鉑電阻溫度計（PRT）

PRT可能是所有溫度傳感器中用途最廣泛的，因為它們的溫度范圍寬且精度高。大多數(shù)都可在-196oC至420oC的溫度范圍內(nèi)使用，只有少數(shù)例外，最高可達(dá)500oC甚至更高。當(dāng)然，這取決于各個型號的規(guī)格及其各自的校準(zhǔn)。

　　即使PRT精度很高并且覆蓋很寬的溫度范圍，它們也有局限性。與熱敏電阻不同，如果鉑絲被污染，暴露于振動，撞擊或掉落，則PRT的校準(zhǔn)會發(fā)生變化。通過這些過程進(jìn)行的校準(zhǔn)更改是累積性的。因此，在處理和使用PRT時必須格外小心。

熱電偶

　　金屬熱電偶的優(yōu)點在于，它們具有非常寬的溫度范圍并且成本低廉。它們的缺點包括相對較低的精度，并且在非常高的溫度下，它們易于不均勻。

　　諾貝爾金屬熱電偶具有非常寬的溫度范圍，具有更高的精度，但價格更高。像金屬熱電偶一樣，它們也容易不均勻。

　校準(zhǔn)期間失敗的8大原因

1、熱敏電阻和PRT中的自熱

　　校準(zhǔn)熱敏電阻和PRT時，將施加標(biāo)稱勵磁電流。所需的電流量通常在校準(zhǔn)報告或制造商的規(guī)格中說明。

　　我們從歐姆定律了解到，當(dāng)電流流過電阻時，會消耗功率（I2R）。該功率導(dǎo)致傳感器發(fā)熱；這就是所謂的“自加熱”。校準(zhǔn)溫度傳感器后，已考慮其自發(fā)熱。

　　使用任何一種傳感器時，請確保將讀數(shù)設(shè)置為適當(dāng)?shù)膭畲烹娏?。電流太少或太大都會?dǎo)致測量錯誤。如果施加太多電流，這些傳感器甚至可能會損壞。

　　當(dāng)選擇“熱敏電阻”或“ PRT“時，某些讀數(shù)會自動選擇合適的電流。其他可能需要手動設(shè)置。這些設(shè)置通常在探頭設(shè)置菜單中。如果您手動選擇電流，請始終參考溫度計的規(guī)格或校準(zhǔn)報告以獲取正確的電流。

2、低絕緣電阻和漏電流

　　低絕緣電阻有時稱為分流電阻，因為允許電流流到測量電路之外。在電氣上，這就像將另一個電阻與傳感器并聯(lián)。當(dāng)發(fā)生低絕緣電阻時，過渡結(jié)溫度常常變得太熱。（集線器不應(yīng)太熱，以至于很難觸摸。）

　　此外，如果護(hù)套彎曲或密封層受損，可能導(dǎo)致絕緣電阻低，從而使水分進(jìn)入傳感器和導(dǎo)線。通?？梢酝ㄟ^正確使用和處理避免此問題。

3、過渡連接點

　　熱敏電阻和PRT通常具有過渡連接點。過渡連接點是電纜導(dǎo)線連接到傳感器導(dǎo)線的位置。引線將被焊接或點焊。如果它們被焊接并且結(jié)點變得太熱，則焊料將熔化，從而導(dǎo)致開路或斷續(xù)狀態(tài)。

　　通常，結(jié)用環(huán)氧樹脂密封以防止水分和其他污染物。如果密封件承受的溫度超過環(huán)氧樹脂無法承受的溫度，則密封件可能會破裂。這使水分和其他污染物可以穿透密封并到達(dá)導(dǎo)線和傳感器。當(dāng)溫度傳感器在低于環(huán)境溫度的溫度下浸泡或環(huán)境濕度較高時，水分累積最明顯。

PRT通常包裝有粉末狀的絕緣材料。這種材料使PRT不太容易受到機械沖擊引起的應(yīng)力的影響。除非存在良好的密封性，否則在低溫下隔熱層會吸收空氣中的水分。水分或其他污染物會導(dǎo)致測量錯誤，并導(dǎo)致溫度傳感器無法校準(zhǔn)。滯留的水分也會帶來安全隱患。如果絕緣層吸收了很多水分，并且溫度傳感器被置于高溫?zé)嵩粗校謱⒆兂烧羝?，可能?dǎo)致密封件吹脹或破裂護(hù)套。

4、導(dǎo)線斷裂或斷續(xù)

　　如果拉扯，過度工作或承受壓力，電纜可能會斷裂，從而導(dǎo)致斷路或斷續(xù)。有時，傳感器或傳感器引線可能斷開或斷續(xù)。直到溫度傳感器被加熱，導(dǎo)致導(dǎo)線膨脹和分離，一些間歇性事件才引起注意。

　　即使已經(jīng)非常注意防止斷開或斷續(xù)的連接，但只要有足夠的時間和使用時間，它們?nèi)钥赡軙l(fā)生。導(dǎo)線和傳感器導(dǎo)線的反復(fù)膨脹和收縮最終可能會造成人員傷亡，從而導(dǎo)致導(dǎo)線斷裂。

5、污染

　　污染可能由化學(xué)物質(zhì)，金屬離子或氧化引起。

　　如果液體到達(dá)導(dǎo)線或傳感器導(dǎo)線，則在PRT中可能會發(fā)生化學(xué)污染。這可以改變鉑的純度，從而改變其電特性。純度的任何變化都是永久性的。

　　鉑絲的金屬離子污染通常發(fā)生在600oC或更高溫度下。因為PRT傳感器是使用高純度鉑絲制造的，所以它們最容易受到這種類型的污染。金屬離子的污染是不可逆的，會導(dǎo)致PRT的溫度不斷上升。這在參考溫度極其穩(wěn)定的三水位電池中尤為明顯。當(dāng)PRT制造用于極高的溫度時，其構(gòu)造應(yīng)使傳感器免受離子污染。

　　溫度傳感器護(hù)套通常被密封以防止污染。工業(yè)溫度傳感器和輔助溫度傳感器在密封之前均未排空。因此，通常，它們內(nèi)部將有一些干燥的空氣。當(dāng)它們暴露于各種溫度下時，會在電線表面形成氧化。氧化主要影響溫度傳感器，其感測元件包含鉑絲。氧化會導(dǎo)致金屬RTD中RTPW（在水三相點處的電阻）增加。幸運的是，可以使用制造商建議的溫度和步驟，通過對RTD進(jìn)行退火來去除氧化。在退火前后，將溫度傳感器與水箱三點精度等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。這使您可以確定該過程是否成功，

6、磁滯和不可重復(fù)

　　磁滯現(xiàn)象是指當(dāng)溫度計在連續(xù)的溫度范圍內(nèi)移動時，溫度傳感器的讀數(shù)會滯后或出現(xiàn)“記憶”效應(yīng)的情況。測量值取決于傳感器或電線暴露的先前溫度。如果溫度傳感器是第一次通過一定范圍的溫度（例如，從冷到熱），它將遵循特定的曲線。如果以相反的順序重復(fù)測量（在我們的示例中為冷到熱），則具有滯后問題的溫度計將與上一組測量值有所偏差。如果重復(fù)，則偏移量可能并不總是相同。

　　完好無損的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計（SPRT）不會出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象，因為SPRT設(shè)計為無應(yīng)變。但是，堅固耐用的PRT并非無應(yīng)變設(shè)計，并且至少具有一些滯后現(xiàn)象。水分進(jìn)入或水分滲入溫度傳感器內(nèi)部，都會在任何類型的RTD中引起磁滯現(xiàn)象。

7、不均勻性

　　在高溫下使用熱電偶時，其導(dǎo)線可能會被污染。這導(dǎo)致導(dǎo)線的局部塞貝克系數(shù)從其初始狀態(tài)改變。換句話說，這改變了電線對溫度變化的敏感性。但是，沿?zé)犭娕嫉拈L度方向暴露的溫度和污染可能并不均勻。塞貝克系數(shù)隨即成為沿?zé)犭娕嘉恢玫暮瘮?shù)。這導(dǎo)致測量誤差，該誤差取決于熱電偶在整個熱電偶的整個長度范圍內(nèi)所承受的溫度曲線，而不僅是測量結(jié)點處的溫度。

8、短期穩(wěn)定性

　　測量可重復(fù)性是一個可以用多種不同方式使用的術(shù)語。它應(yīng)該由使用該術(shù)語的人員定義。它通常是指熱循環(huán)或校準(zhǔn)過程中RTPW的可重復(fù)性。

　　當(dāng)溫度傳感器不能滿足其短期穩(wěn)定性指標(biāo)時，這意味著在特定溫度下測量之間的偏差超出了其指標(biāo)。這可能是由于較大的標(biāo)準(zhǔn)偏差或沿一個方向連續(xù)漂移的讀數(shù)引起的。短期穩(wěn)定性問題的潛在原因包括：

　濕氣

　污染

　應(yīng)變

　漏電流

　機械沖擊

　不均勻性

　　為防止溫度傳感器故障并避免污染，在惡劣環(huán)境中使用溫度傳感器時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。請勿使過渡結(jié)承受高于或低于環(huán)氧密封或過渡結(jié)所能承受的溫度。請參考溫度傳感器的規(guī)格，或與溫度傳感器制造商聯(lián)系以獲取過渡結(jié)溫度規(guī)格。如果過渡節(jié)點有可能暴露在高溫甚至微弱的高溫下，則建議使用隔熱罩或散熱器。

　　其他防止失敗的方法：

請勿摔落，撞擊或振動PRT.

　　切勿彎曲未設(shè)計成可彎曲的護(hù)套。即使輕微的彎曲也會對校準(zhǔn)或溫度傳感器的使用壽命產(chǎn)生不利影響。

　　切勿將過渡接頭浸入液體中。

　　切勿超出溫度傳感器的溫度規(guī)格。

　　請勿長時間浸泡溫度傳感器，尤其是在可能發(fā)生氧化的溫度下。

　　請勿拉扯或過度拉緊溫度傳感器電纜。