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热电偶温度计量常见问题的处理措施探讨

来源:www.chems4you.com作者:发表时间:2017-09-26 14:29:38

摘 要:工业生产对环境温度要求较高,为保证温度在生产范围内,需要利用仪器进行环境测温。而最常的测温仪器就是热电偶温度计。热电偶的优势较多,能够更精确的测出环境温度来指导生产作业。但由于众多因素的综合影响,热电偶的使用会出现一定的误差而失准。研究热电偶温计量问题对解决生产难题具有重要作用。本文简要说明了热电偶的测温基本原理,分析了热电偶温度计测量误差来源和原因,并提出热电偶误差校正的有效方法,给出热电偶的使用注意事项,为热电偶的维护和保养提供一些参考。

        工业生产中温度是必不可少的控制因素,对工业生产的意义重大。为了实现精确化控制温度,热电偶测温仪表应用越来越广泛。热电偶温度传感器能够直接与环境接触,省去中间介质的传递,温度测量更精确,误差更小。而且热电偶结构简单,造型可根据需求随意变化,操作简单,性价比很高。但是,热电偶的使用需要严格的操作规程,一旦使用不规范,或保养不到位,热电偶就会产生温量计量误差,给工业生产带来困扰。因此,对热电偶的误差来源进行分析并寻找解决对策是十分必要的。

1 热电偶工作原理
        热电偶进行测温时,利用塞贝克效应(Seebeckeffect),将不同热导体间的温度差转化成电信号,再利用二次仪表转化为我们直观看到的温度显示值。当温度差越大时,不同导体间的电流就会越强,产生的电信号也越强,两者成正相关。强温差使得强电流产生强大的电信号,从而在仪表上可以看到由强温差转化而来的测温值。热电偶具有准确度高,灵敏性高,测温响应时间短,并可以直接接触待测物质等优点。同时,热电信号可以远距离发送,为工业自动化控制的实现提供助力。但是,热电偶随着使用频率的增多,精确度会逐渐下降,需要不断进行误差来源追溯,加强维护、保养和校正,才能将超差有效的避免,提高热电偶的测温质量和精确度。

2 热电偶温度计量的常见问题
2.1 热电偶安装不合理引起的问题
        热电偶在对待测物质进行测温时,位置的选择十分的重要,对其精确度影响较大。一旦位置安装不对,插入深度不达使用标准,热电偶工作误差就会随之增大。而且由于没同物质的导热性能不同,应用热电偶时,要对插入深度进行校正与调整,并反得试验来确度深度,否则误差控制很难到位。

2.2 热辐射以及导热问题
        热辐射范围较大,会对正在测量的热电偶测量端产生辐射热影响,成为测量误差的来源之一。而导热误差则是热电偶本身构造所形成的,其导体导热随着长度的变化会出现温度差,使得温度指示值出现偏差。

2.3 热电偶动态响应问题
        热电偶的动态响应问题是指热电偶进入待测物质后,其指示值响应时间超出了标准响应时间。热电偶是插入式测温,需要测量端与待测物温度无偏差,才能进行电信号的转化。因此,这种响应时间的快速直接影响着其灵敏度。这种灵敏度受构造和使用环境温度条件所影响。静止测量时,热电偶灵敏度高,准确度高。而当待测物质温度是动态变化状态时,热电偶或无法与这种变化保持同步,就会产生动态响应误差,使每一时刻的测量值出现偏差。

2.4 测量系统漏电引起的问题
        热电偶结构存在缺陷,如绝缘层老化开裂而漏电,温度差形成的热电流损失,热电势受影响,导致测量端出示的温度值与实际温度存在温差误差,甚至出现测量值无法显示的故障。

3 热电偶温度计量常见问题的处理措施
3.1 合理选择测温点与插入深度
        热电偶测温,位置和深选择至关重要。为保证测量准确,要对待测环境进行数据采集分析总结,寻找最佳的检测点来消除测温误差,从而达到温度监测和控制的作用。对于最佳的插入深度,要从热电偶本身结构、材质和保护材质、密封性等方面综合考虑,进行深度检测实线并总结数据变化规律,利用其它工具对其进行分析,从而将最佳深度数据确定下来。对于测量环境的不同,热电偶插入深度确定同样需要实验确定,才能有效避免测温误差超差问题的出现。

3.2 热辐射及导热问题的修正
        热辐射误差修正方法如下:一是通过对流形式来降低辐射热;二是通过隔离措施控别热交换。导热误差的修正于是五杀基本雷同,可以加强对流或者采取措施降低导热的方法来实现。

3.3 热电偶动态响应问题的修正
        热电偶动态响应强弱是其灵敏性的表现。提高灵敏性,才能加快热响应速度。可以从加快热传感响应速度和调小滞后时间两方面来校正。研究结果表明,热电偶热响应越快,其接点体积越细小,接触面越大。因此,进行校正时,可以改变检测端外形,使热电偶接点体积精细化,还要与待测液的接触面积增大,从而缩小热电偶的热响应滞后时间。此外,采用导热性能强,热响应快的材质作热电偶传感器,将动态响应误差降至安全标准内,才能将热电偶的最佳性能发挥出来。

3.4 测量系统漏电问题的修正
        热电偶测温系统有电流变,绝缘层容易老化,必须定期维护、检查和保养,才能避免漏电误差。此外,还可增大热电偶直径,加厚保护层等方法来避免误差超差。

4 热电偶使用中的注意事项
        1)从实际测温环境出发,科学选择热电偶类型和保护层材质。
        2)合理选用冷端补偿器。
        3)插入深度经确定不要随意更改,与被测物质接触距离在10cm以内,保证插入部位为中央部位。
        4)热电偶的使用环境要均衡,避免忽冷忽热损伤防瓷骨保护管。
        5)设有保护装置的热电偶必须带保护装置进行作业。
        6)热电偶保护装置要及时保养维护,发现变薄、开焊、腐蚀等情况立即更换。
        7)热电偶接线要按照图纸进行,特别需要注意的是补偿导线的正、负极。
        8)特别注意保护补偿导线,防刮伤、折断和电磁干扰等。

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