工業(yè)鉑熱電阻技術(shù)條件        

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：IEC751   /T8623-1997    /T8622-1997

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)鉑熱電阻的技術(shù)要求，其電阻為一個(gè)已定義的溫度函數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于-200℃~+500℃整個(gè)或部分溫度范圍的工業(yè)鉑熱電阻。它主要與適合浸沒的屏蔽元件有關(guān)。

1、定義

2.1 鉑熱電阻

由以鉑作為感溫材料的感溫元件、內(nèi)引線和保護(hù)管構(gòu)成的一種溫度檢測器，通常還具有與外部測量控制裝置、機(jī)械裝置連接的部件。也可包括安裝配件或接頭。

典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 允差

鉑熱電阻實(shí)際的電阻-溫度關(guān)系偏離分度表的允許范圍。見表1。

2、分度特性

3.1 鉑熱電阻的電阻-溫度關(guān)系

適用于本標(biāo)準(zhǔn)的鉑熱電阻的電阻-溫度關(guān)系如下：

--- 對于-200~0℃的溫度范圍：

                 R_t=R₀[1+At+Bt²+C (t-100℃) t³]

---對于0~850℃的溫度范圍：

                 R_t=R₀(1+At+Bt²)

對于常用的工業(yè)鉑熱電阻，在以上兩式中的常數(shù)值分別為：

A = 3.908 02 x 10^-3℃^-1

B = -5.802 x 10^-7℃^-2

                 C = -4.273 50 x 10^-12℃^-4

對于滿上關(guān)系式中鉑熱電阻的溫度系數(shù)為：

                 α= 0.003 850 Ω·Ω^-1·℃^-1

α定義如下：

                 α=(R₁₀₀-R₀)/100 x R₀Ω·Ω^-1·℃^-1

在上述關(guān)系式中，R₁₀₀為100℃時(shí)的電阻值，R₀為0℃時(shí)的電阻值。

鉑熱電阻分度表可根據(jù)上述鉑熱電阻的電阻-溫度關(guān)系制訂，但不包括其它的電阻分

度表。

本標(biāo)準(zhǔn)采用1968年國際實(shí)用溫標(biāo) (IPTS-68) 的溫度值。

注：上述等式中所定義的電阻值不包含感溫元件與終端之間引線的電阻值，除非廠商說明。

3.2 電阻值

對于大多數(shù)鉑熱電阻，0℃對應(yīng)的公稱電阻值為100Ω或10Ω，優(yōu)先值為100Ω。在溫度過600℃時(shí)，由較粗導(dǎo)線形成的10Ω電阻值更加。

3.3 允差

本標(biāo)準(zhǔn)中鉑熱電阻的允差分為A，B兩個(gè)等級，見下表：

* ∣t∣= 為溫度的值，℃。

3.3.1 對于公稱電阻值為100Ω的鉑熱電阻可根據(jù)表1進(jìn)行分級。允差見表2。但允差

不適用于大于650℃的溫度范圍，也不適用于二線制的鉑熱電阻。

表1

R (0) = 100Ω           α= 0.003 850

表2

公稱電阻值為100Ω的鉑熱電阻允差

圖2公稱電阻值為100Ω的鉑熱電阻允差值

3.4 供電

鉑熱電阻應(yīng)由直流或交流供電，頻率為500 Hz。

3.5 引線的配置

鉑熱電阻應(yīng)使用多種內(nèi)部引線來進(jìn)行配置。有關(guān)引線的識別及命名參見圖3。

3.6 鉑熱電阻的標(biāo)識

對于每個(gè)鉑熱電阻都應(yīng)標(biāo)有允差等級、接線配置及溫度范圍，如：

Pt 100 / A / 3 / - 100 / + 200

圖3 引線的配置

如果密封在一個(gè)護(hù)管內(nèi)的具有多支感溫元件，則廠商應(yīng)提供相應(yīng)的標(biāo)識。

4、 試驗(yàn)方法

4.1 總則

為了檢驗(yàn)鉑熱電阻產(chǎn)品是否合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求，需進(jìn)行如下兩種檢驗(yàn)：

1)    出廠檢驗(yàn)：每支鉑熱電阻在出廠前都須通過出廠檢驗(yàn)；

2)    型式檢驗(yàn)：各種結(jié)構(gòu)和溫度范圍的鉑熱電阻產(chǎn)品均應(yīng)定期抽樣進(jìn)行型式檢驗(yàn)。

4.2 出廠檢驗(yàn)

4.2.1 緣電阻試驗(yàn)

進(jìn)行緣電阻試驗(yàn)時(shí)，感溫元件應(yīng)按出廠裝配方式安裝在護(hù)管內(nèi)，并應(yīng)記錄試驗(yàn)電流正、反向時(shí)鉑熱電阻各輸出端及護(hù)管之間的電阻值。試驗(yàn)電壓應(yīng)為直流10 V到100 V，環(huán)境溫度應(yīng)在15℃到35℃之間，相對濕度不過80%。在被測的穩(wěn)定數(shù)據(jù)中，緣電阻應(yīng)不小于100MΩ。

4.2.2 允差

鉑熱電阻的允差值應(yīng)在3.3中所規(guī)定的范圍之內(nèi)。激勵(lì)功率造成的自熱溫升不得過在該試驗(yàn)溫度鉑熱電阻允差值的1/5。

對于鉑熱電阻的檢驗(yàn)應(yīng)在過規(guī)定范圍之外的兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，并將鉑熱電阻到在測試介質(zhì)中，其深度不小于所規(guī)定的置入深度(見5.2)。

對于B級鉑熱電阻的檢驗(yàn)一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，通常為冰點(diǎn)。

4.3 型式檢驗(yàn)

4.3.1 緣電阻試驗(yàn)

與4.2.1中所規(guī)定的方法大體相同。不同的是其試驗(yàn)電壓在額定溫度時(shí)應(yīng)不過10VDC。各輸出端及護(hù)管之間的電阻值應(yīng)不小于表3中所列數(shù)值。

表3

溫度對應(yīng)的小緣電阻值

4.3.2 電阻

鉑熱電阻的檢驗(yàn)應(yīng)在過規(guī)定范圍之外的兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，并將鉑熱電阻到在測試介質(zhì)中，其深度不小于所規(guī)定的置入深度(見5.2)。激勵(lì)功率造成的自熱溫升不得過在該試驗(yàn)溫度鉑熱電阻允差值的1/5。測試應(yīng)在過規(guī)定的幾個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，以電阻值在規(guī)定的限范圍內(nèi)。

4.3.3 熱響應(yīng)時(shí)間

     在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)鉑熱電阻的電阻值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個(gè)規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需的時(shí)間，通常以τ表示。一般應(yīng)記錄變化50%的熱響應(yīng)時(shí)間τ_0.5，要時(shí)也可以另外記錄變化10%的熱響應(yīng)時(shí)間τ_0.1和變化90%的熱響應(yīng)時(shí)間τ_0.9。

不建議使用變化63.2%，因?yàn)榇藬?shù)值容易與一階裝置的時(shí)間常數(shù)混淆。一般情況下，鉑熱電阻的階躍變化是一階的。

4.3.3.1 試驗(yàn)要求總則

   如果試驗(yàn)是通過改變鉑熱電阻周圍介質(zhì)的溫度而進(jìn)行的，則試驗(yàn)介質(zhì)到達(dá)終溫度值的50%所需的時(shí)間不應(yīng)過鉑熱電阻的τ_0.5的1/10。

   如果試驗(yàn)是通過鉑熱電阻投入溫度不同的介質(zhì)而進(jìn)行的，則被試鉑熱電阻到達(dá)終置入深度所需的時(shí)間不應(yīng)過鉑熱電阻的τ_0.5的1/10。

試驗(yàn)裝置舉例見附錄A。

記錄儀器或儀表(詳見IEC258：直接作用的記錄電子測量儀器及其附件)的響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)過鉑熱電阻的τ_0.5的1/5。

所記錄的熱響應(yīng)時(shí)間值應(yīng)取同一試驗(yàn)至少三次測試結(jié)果的平均值，每次測試結(jié)果對于平均值的偏離應(yīng)在&plun;10%以內(nèi)。

試驗(yàn)時(shí)，被試鉑熱電阻的置入部分應(yīng)位于試驗(yàn)流道的中部，其縱軸在垂直于介質(zhì)流動(dòng)方向的平面上，流道的寬度應(yīng)不小于被試鉑熱電阻直徑的10倍。

4.3.3.2 流動(dòng)空氣的試驗(yàn)條件

   若使用流動(dòng)空氣進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)流道的可用橫截面內(nèi)，空氣流速應(yīng)保持3&plun;0.3m/s。初始溫度應(yīng)在10~30℃的范圍內(nèi)，溫度階躍值應(yīng)大于10℃而小于20℃，被試鉑熱電阻的小置入深度應(yīng)等于鉑熱電阻的敏感長度與直徑的15倍之和。若鉑熱電阻的設(shè)計(jì)置入深度小于上述數(shù)值，則按設(shè)計(jì)置入深度進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)中注明。

4.3.3.3 流動(dòng)水的試驗(yàn)條件

   熱響應(yīng)時(shí)間小于1秒時(shí)，測試儀器應(yīng)被設(shè)計(jì)為在鉑熱電阻前后方向不存在流動(dòng)水的自由液面以避免加氣處理。在試驗(yàn)流道的可用橫截面內(nèi)，流速ν應(yīng)保持0.4&plun;0.05 m/s。初始溫度在5℃~30℃的范圍內(nèi)。溫度階躍值應(yīng)不大于10℃。在試驗(yàn)過程中，水的溫度變化應(yīng)不大于溫度階躍值的&plun;1%。

  小置入深度應(yīng)等于鉑熱電阻的敏感長度與直徑的5倍之和。

  若被試鉑熱電阻的設(shè)計(jì)置入深度小于上述數(shù)值，則按設(shè)計(jì)置入深度進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)中說明。

4.3.4 自熱影響

試驗(yàn)應(yīng)在攪拌水槽中進(jìn)行，水的溫度保持為0℃。詳見附錄B。

被試鉑熱電阻處于設(shè)計(jì)置入深度，其激勵(lì)電流應(yīng)耗散功率不大于0.1mW，在這樣的條件下測量被試鉑熱電阻的穩(wěn)態(tài)電阻值。

   在鉑熱電阻的額定電阻值為100Ω時(shí)，后測量穩(wěn)態(tài)電阻值應(yīng)采用的激勵(lì)電流值為10mA。電阻值為10Ω時(shí)，對應(yīng)的電流為30mA。對應(yīng)電阻值所增加的溫度應(yīng)不過0.3℃。

注：自熱測試不適合小型尺寸的鉑熱電阻。鉑熱電阻用于氣體中時(shí)，如需要，可要求廠商提供自熱影響的說明。

4.3.5 置入誤差

對測試裝置的要求詳見附錄C。

試驗(yàn)時(shí)被試鉑熱電阻的激勵(lì)電流應(yīng)耗散功率不大于1.0mW。從被試鉑熱電阻的設(shè)計(jì)置入深度開始，緩慢地減小其置入深度，直至鉑熱電阻指示的溫度值變化了0.1℃為止。后的置入深度即為小可用置入深度。

4.3.6 熱電影響

對測試裝置的要求詳見附錄C，或相似裝置。

在被試鉑熱電阻的設(shè)計(jì)置入深度與實(shí)際上可能的置入深度之間，緩慢地改變其置入深度，直至測量出鉑熱電阻各輸出端之間的電動(dòng)勢值值，且此數(shù)值應(yīng)不大于20μV。

4.3.7 限溫度

被試鉑熱電阻在其上限及下限溫度都經(jīng)受250h，置入溫度應(yīng)大于小可用置入深度。若被試鉑熱電阻在大氣壓力下其下限溫度低于氮沸點(diǎn)，則以氮沸點(diǎn)作為試驗(yàn)溫度。試驗(yàn)過程結(jié)束后，讓被試鉑熱電阻回復(fù)至室溫?cái)?shù)分鐘。

0℃時(shí)被試鉑熱電阻的電阻值變化量換算成溫度值時(shí)：不得過0.15℃，B級不得過0.30℃。并按4.2.1進(jìn)行緣電阻試驗(yàn)。

注釋：對出指定范圍的鉑熱電阻也應(yīng)進(jìn)行測試。

4.3.8 溫度循環(huán)影響

將被試鉑熱電阻送入已其上限溫度的試驗(yàn)裝置中，然后再移出到室溫下。將被試鉑熱電阻送入已其上下限溫度的試驗(yàn)裝置中，然后再移出到室溫下。在每個(gè)限內(nèi)鉑熱電阻應(yīng)至少規(guī)定的置入深度內(nèi)并保持的時(shí)間以平衡，各步驟應(yīng)重復(fù)10次。0℃時(shí)被試鉑熱電阻的電阻值變化量換算成溫度值時(shí)：不得過0.15℃，B級不得過0.30℃。如果被試鉑熱電阻的下限溫度低于氮沸點(diǎn)，則以氮沸點(diǎn)作為試驗(yàn)溫度。并按4.2.1進(jìn)行緣電阻試驗(yàn)。

注釋：對出指定范圍的鉑熱電阻也應(yīng)進(jìn)行測試。

4.4 附加型式檢驗(yàn)

對用于嚴(yán)酷環(huán)境的鉑熱電阻，應(yīng)進(jìn)行附加的型式檢驗(yàn)。具體事宜應(yīng)由廠商與用戶商定。實(shí)例如下：

4.4.1 自由跌落試驗(yàn)

自由跌落試驗(yàn)前，被試鉑熱電阻應(yīng)該結(jié)構(gòu)完整。

試驗(yàn)裝置為鋪放在地面上的一塊厚度為6mm的鋼板。試驗(yàn)時(shí)，被試鉑熱電阻的縱軸與鋼板表面基本上保持平行，兩者的距離約250mm。然后讓被試鉑熱電阻從這個(gè)高度自由跌落至鋼板上，這樣的過程應(yīng)重復(fù)10次。

試驗(yàn)結(jié)束，立即檢查被試鉑熱電阻有無機(jī)械損壞，有無斷路或短路，并按4.2.1進(jìn)行緣電阻試驗(yàn)及電力連續(xù)性的維護(hù)。

4.4.2 振動(dòng)試驗(yàn)

如有可能，應(yīng)與安裝方式相同的鉑熱電阻作試驗(yàn)。

試驗(yàn)裝置應(yīng)與振動(dòng)器連接牢固，被試鉑熱電阻的振動(dòng)頻率范圍為10 Hz ~ 500 Hz，加速度為20m/s²~30 m/s²。頻率為1倍頻/分，整個(gè)過程持續(xù)150 h。每半個(gè)周期內(nèi)應(yīng)以縱向及橫向?qū)︺K熱電阻進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)記錄共振的頻率及特性，同時(shí)應(yīng)持續(xù)監(jiān)測電力連續(xù)性能。并按4.2.1進(jìn)行緣電阻試驗(yàn)。鉑熱電阻在經(jīng)受振動(dòng)試驗(yàn)前后，其0℃電阻值的變化量換算成溫度值不應(yīng)過0.05℃。

4.4.3 壓力試驗(yàn)

此試驗(yàn)是在沒有任何護(hù)的情況下，將鉑熱電阻放入密閉的容器中。

被試鉑熱電阻置于充水的不銹鋼壓力試管中，兩者的間隙很小。詳見圖B2。被試鉑熱電阻的置入深度應(yīng)至少等于設(shè)計(jì)置入深度，其激勵(lì)電流應(yīng)耗散功率不大于0.1mW。被試鉑熱電阻的激勵(lì)功率保持不變，壓力試驗(yàn)管的壓力逐漸增加到3.5MPa，同時(shí)監(jiān)測被試鉑熱電阻的電阻值變化。試驗(yàn)前后，其0℃電阻值的變化量換算成溫度值不應(yīng)過0.05℃。試驗(yàn)結(jié)束，壓力回復(fù)至常壓，立即按4.2.1進(jìn)行緣電阻測量。

鉑熱電阻在經(jīng)受壓力試驗(yàn)的過程中，應(yīng)不發(fā)生斷路或短路，無機(jī)械損壞。