1、热电偶测温原理及方法
1.1热电偶测温原理
其测温原理是基于热电效应原理即两种不同成分的导体焊接或绞接在一起当其两端处于不同的温场中时在回路中就会产生热电动势(由温差电势和接触电势组成)通过测量热电动势的大小直接或间接得到所要测量的温度。
1.2热电偶方法
工业热电偶的方法常用比较法即利用高一级的标准热电偶和被热电偶直接比较的一种分度方法操作时将被检和标准热电偶捆扎在一起放入炉。比较法又分为双极法、同名极法、微差法在校准实验室实际工作定中我们使用双级法:将被热电偶和标准热电偶捆扎后置于炉子同一温度下用电测设备分别测出标准热电偶和被检热电偶的热电势值再利用分度表上的热电势和标准证书上的相应温度点的电势值、各种热电偶在各个分度点上的微分热电势就可以求出被热电偶在该温度点上与分度表的偏差。
式中e被为被检热电偶在某点附近温度下测得的热电动势算术平均值;e标为标准热电偶证书上某点温度的热电动势值;e标标准热电偶在某点附近温度下测得的热电动势算术平均值;e分为被检热电偶分度表上查得的某点温度的热电动势值;S标标准热电偶在某点温度的微分热电动势;S被为被检热电偶在某点温度的微分热电动势。
2、存在问题的分析及对策
2.1热电动势值偏大或偏小
结合的实践及热电偶的结构和特性综合考虑产生这种情况的原因可能有6个方面:
1)电极弯曲。热电偶丝细而软极易变形当偶丝发生折叠、扭曲等塑性变形使热电极的偶丝中产生应力从而改变了热电偶的热电特性。变形热电偶测量的结果准确性受到影响为此前一定要把偶丝拉直。
2)热电极被污染。热电偶丝被污染甚至被氧化会使得热电极偶丝表面不光亮、发暗发黑这时候的热电极热电特性极其不稳定测量的数据准确性较差因此要对其进行清洗消除污染层。
3)热电偶插入的深度不当。规程JJG141-2000《工作用贵金属热电偶》、JJG351-1996《工作用廉金属热电偶》中对热电偶的插入深度有严格的规定。必须保证热电偶测量端置于炉高温区(至少保证测量端置于有效的均匀温场中)由于在实际操作中热电偶的位置会有所移动幅度过大导致插入深度不当使得热电偶的测量端没有被置于炉的高温区造成测量结果的不准确误差出允许范围。因此必须按照规程的要求对热电偶重新装炉再次进行。
4)热电偶参考端温度偏高。在热电偶时我们通常将热电偶的参考端置于0℃恒温器中使得热电偶的参考端温度为0℃在实际工作中参考端温度可能会因为炉温升高而发生变化从而影响测量结果。对于这种情况可以使用经计量确认合格温度始终保持为(0±0.1)℃的零度恒温器也可以不断配置冰水混合物以调整参考端温度或采用热电势补正法用公式E(tO)=E(tt1)+E(t1O)计算参考端温度偏离0℃时的热电动势值。公式中E为热电偶的热电动势值t为热电偶的测量端温度t1为热电偶过程中参考端实际温度。另外还有一种利用半导体制冷原理制成的电子式冰点装置可以使热电偶参考端温度保持在(0±0.05)℃而且其体积小、操作简单、使用方便。
5)炉的轴向温场不符合要求。热电偶炉的温场在规程中有要求要求高均匀温场中心与炉子几何中心沿轴线上偏离不大于10mm均匀温场长度不小于60mm半径为14mm范围内任意两点间温差不大于1℃。热电偶炉的温场特别是轴向温场是否符合要求是决定其质量和准确性的关键因素热电偶炉子一般都是电阻炉子电阻炉子经过一定时间的使用后发热元件发生变化从而使得炉子的性能发生变化甚至不能满足炉子均匀温场的技术指标和要求为此必须定期对炉子轴向温场温度分布进行测试有条件的话可以同时进行纵向温场温度分布的测量确保温场的性能和技术指标符合规程的要求。
6)绝缘层破坏造成外电源进入或造成漏电也有可能有干扰信号进入。此时必须查明原因有针对性地修复或更换绝缘材料检查干扰源设法排除。
2.2在过程中出现数据零值
根据分析出现这种情况可能是有以下3个因素造成的:
1)补偿导线间短路。在热电偶的中出现这种情况的可能性比较大。在热电偶装炉、接线时造成补偿导线短路此时读取的数据为零值遇到这种情况首先检查补偿导线或重新更换补偿导线或使短路处重新绝缘。
2)热电偶内部出现局部短路。此时将热电偶取出检查短路部位存在两种情况:在焊接的工作端有可能断开热电极没有实际焊接在一起而是简单铰接在一起铰接没有按照标准执行或者焊接点上是虚焊。第二绝缘损坏使得热电极短路此时应该修复绝缘再次安装。
3)回路断线、接线柱松动。检查接线回路找到断线或松动处重新接线或拧紧。
2.3在过程中热电动势不稳定
中的热电偶热电动势不稳定经过分析可能存在的原因有以下3方面:
1)热电偶接线柱和热电极接触不良在热电偶过程中如若出现这种情况首先检查接线柱和热电极是否接触牢固可靠。
2)热电偶热电极或测量端将断未断有断续连接现象。出现这种情况时测量的热电动势往往不断发生漂移极不稳定如果断点在测量端必须重新焊接后进行再次的。
3)外部的振动也可使得测量值不稳定出现这种情况时应采取减振措施将热电偶牢固安装。
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