工業(yè)鉑熱電阻技術(shù)條件        

執(zhí)行標準：IEC751   JB/T8623-1997    JB/T8622-1997本標準規(guī)定了工業(yè)鉑熱電阻的技術(shù)要求，其電阻為一個已定義的溫度函數(shù)。本標準適用于-200℃~+500℃整個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

適用于本標準的鉑熱電阻的電阻-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

對于滿足以上關(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℃時的電阻值，R₀為0℃時的電阻值。

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。

本標準采用1968年國際實用溫標 （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，除非廠商特殊說明。

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。在溫度超過600℃時，由較粗導(dǎo)線形成的10Ω電阻值更加可靠。

 3.3 允差

本標準中鉑熱電阻的允差分為A，B兩個等級，見下表：

* ∣t∣= 為溫度的絕對值，℃。

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

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 鉑熱電阻的標識

對于每個鉑熱電阻都應(yīng)標有允差等級、接線配置及溫度范圍，如：

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

圖3 引線的配置

如果密封在一個護管內(nèi)的具有多支感溫元件，則廠商應(yīng)提供相應(yīng)的標識。

4、 試驗方法

4.1 總則

為了檢驗鉑熱電阻產(chǎn)品是否符合本標準規(guī)定的技術(shù)要求，需進行如下兩種檢驗：

1）    出廠檢驗：每支鉑熱電阻在出廠前都必須通過出廠檢驗；

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

4.2 出廠檢驗

4.2.1 絕緣電阻試驗

進行絕緣電阻試驗時，感溫元件應(yīng)按出廠裝配方式安裝在護管內(nèi)，并應(yīng)記錄試驗電流正、反向時鉑熱電阻各輸出端及護管之間的電阻值。試驗電壓應(yīng)為直流10 V到100 V，環(huán)境溫度應(yīng)在15℃到35℃之間，相對濕度不超過80%。在所有被測的穩(wěn)定數(shù)據(jù)中，絕緣電阻應(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)。激勵功率造成的自熱溫升不得超過在該試驗溫度鉑熱電阻允差值的1/5。

對于A級鉑熱電阻的檢驗應(yīng)在超過規(guī)定范圍之外的兩個或兩個以上溫度范圍內(nèi)進行，并將鉑熱電阻插入到在測試介質(zhì)中，其深度不小于所規(guī)定的置入深度（見5.2）。

對于B級鉑熱電阻的檢驗一個溫度范圍內(nèi)進行，通常為冰點。

4.3 型式檢驗

4.3.1 絕緣電阻試驗

與4.2.1中所規(guī)定的方法大體相同。不同的是其試驗電壓在額定最高溫度時應(yīng)不超過10VDC。各輸出端及護管之間的電阻值應(yīng)不小于表3中所列數(shù)值。

表3

最高溫度對應(yīng)的最小絕緣電阻值

4.3.2 電阻精度

鉑熱電阻的檢驗應(yīng)在超過規(guī)定范圍之外的兩個或兩個以上溫度范圍內(nèi)進行，并將鉑熱電阻插入到在測試介質(zhì)中，其深度不小于所規(guī)定的置入深度（見5.2）。激勵功率造成的自熱溫升不得超過在該試驗溫度鉑熱電阻允差值的1/5。測試應(yīng)在超過規(guī)定的幾個溫度范圍內(nèi)進行，以確保電阻值在規(guī)定的極限范圍內(nèi)。

4.3.3 熱響應(yīng)時間

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

不建議使用變化63.2%，因為此數(shù)值容易與一階裝置的時間常數(shù)混淆。一般情況下，鉑熱電阻的階躍變化都不是一階的。

4.3.3.1 試驗要求總則

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

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

試驗裝置舉例見附錄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)時間不應(yīng)超過鉑熱電阻的τ_0.5的1/5。

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

試驗時，被試鉑熱電阻的置入部分應(yīng)位于試驗流道的中部，其縱軸在垂直于介質(zhì)流動方向的平面上，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 流動空氣的試驗條件

   若使用流動空氣進行試驗，在試驗流道的可用橫截面內(nèi)，空氣流速應(yīng)保持3±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℃，被試鉑熱電阻的最小置入深度應(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)計置入深度小于上述數(shù)值，則按設(shè)計置入深度進行試驗，并在試驗報告中注明。

4.3.3.3 流動水的試驗條件

   熱響應(yīng)時間小于1秒時，測試儀器應(yīng)被設(shè)計為在鉑熱電阻前后方向不存在流動水的自由液面以避免加氣處理。在試驗流道的可用橫截面內(nèi)，流速ν應(yīng)保持0.4±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℃。在試驗過程中，水的溫度變化應(yīng)不大于溫度階躍值的±1%。

  最小置入深度應(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)計置入深度小于上述數(shù)值，則按設(shè)計置入深度進行試驗，并在試驗報告中說明。

4.3.4 自熱影響

試驗應(yīng)在攪拌水槽中進行，水的溫度保持為0℃。詳見附錄B。

被試鉑熱電阻處于設(shè)計置入深度，其激勵電流應(yīng)保證耗散功率不大于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，后一次測量穩(wěn)態(tài)電阻值應(yīng)采用的激勵電流值為10mA。電阻值為10Ω時，對應(yīng)的電流為30mA。對應(yīng)電阻值所增加的溫度應(yīng)不超過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，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。

試驗時被試鉑熱電阻的激勵電流應(yīng)保證耗散功率不大于1.0mW。從被試鉑熱電阻的設(shè)計置入深度開始，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。最后的置入深度即為最小可用置入深度。

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)計置入深度與實際上可能達到的最大置入深度之間，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勢值達到最大值，且此數(shù)值應(yīng)不大于20μV。

4.3.7 極限溫度

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)大于最小可用置入深度。若被試鉑熱電阻在大氣壓力下其下限溫度低于氮沸點，則以氮沸點作為試驗溫度。試驗過程結(jié)束后，讓被試鉑熱電阻回復(fù)至室溫數(shù)分鐘。

0℃時被試鉑熱電阻的電阻值變化量換算成溫度值時：A級不得超過0.15℃，B級不得超過0.30℃。并按4.2.1進行絕緣電阻試驗。

注釋：對超出指定范圍的鉑熱電阻也應(yīng)進行測試。

4.3.8 溫度循環(huán)影響

將被試鉑熱電阻送入已達到其上限溫度的試驗裝置中，然后再移出到室溫下。將被試鉑熱電阻送入已達到其上下限溫度的試驗裝置中，然后再移出到室溫下。在每個極限內(nèi)鉑熱電阻應(yīng)插入至少規(guī)定的置入深度內(nèi)并保持足夠的時間以達到平衡，各步驟應(yīng)重復(fù)10次。0℃時被試鉑熱電阻的電阻值變化量換算成溫度值時：A級不得超過0.15℃，B級不得超過0.30℃。如果被試鉑熱電阻的下限溫度低于氮沸點，則以氮沸點作為試驗溫度。并按4.2.1進行絕緣電阻試驗。

注釋：對超出指定范圍的鉑熱電阻也應(yīng)進行測試。

4.4 附加型式檢驗

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

4.4.1 自由跌落試驗

自由跌落試驗前，被試鉑熱電阻應(yīng)該結(jié)構(gòu)完整。

試驗裝置為鋪放在地面上的一塊厚度為6mm的鋼板。試驗時，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高度自由跌落至鋼板上，這樣的過程應(yīng)重復(fù)10次。

試驗結(jié)束，立即檢查被試鉑熱電阻有無機械損壞，有無斷路或短路，并按4.2.1進行絕緣電阻試驗及電力連續(xù)性的維護。

4.4.2 振動試驗

如有可能，應(yīng)與安裝方式相同的鉑熱電阻作試驗。

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

4.4.3 壓力試驗

此試驗是在沒有任何防護的情況下，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)計置入深度，其激勵電流應(yīng)保證耗散功率不大于0.1mW。被試鉑熱電阻的激勵功率保持不變，壓力試驗管的壓力逐漸增加到3.5MPa，同時監(jiān)測被試鉑熱電阻的電阻值變化。試驗前后，其0℃電阻值的變化量換算成溫度值不應(yīng)超過0.05℃。試驗結(jié)束，壓力回復(fù)至常壓，立即按4.2.1進行絕緣電阻測量。

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