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引起熱電偶誤差的原因有哪些

來源:江蘇新華寧儀表有限公司 原創(chuàng)   2012年08月24日 17:09  

     1 插入深度的影響 

    (1)測溫點(diǎn)的選擇
     熱電偶的安裝位置,即測溫點(diǎn)的選擇是zui重要的。測溫點(diǎn)的位置,對于生產(chǎn)工藝過程而言,一定要具有典型性、代表性,否則將失去測量與控制的意義。
    (2)插入深度
     熱電偶插入被測場所時(shí),沿著傳感器的長度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)就會有熱損失。致使熱電偶與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差??傊蔁醾鲗?dǎo)而引起的誤差,與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好,其插入深度應(yīng)該深一些(約為直徑的15—20倍),陶瓷材料絕熱性能好,可插入淺一些(約為直徑的10-15倍)。
     對于工程測溫,其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態(tài)有關(guān),如流動的液體或高速氣流溫度的測量,將不受上述限制,插入深度可以淺一些,具體數(shù)值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。
    2、熱輻射的影響
插入爐內(nèi)用于測溫的熱電偶,將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內(nèi)氣體是透明的,而且,熱電偶與爐壁的溫差較大時(shí),將因能量交換而產(chǎn)生測溫誤差。
     3、響應(yīng)時(shí)間的影響
接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達(dá)到熱平衡。因此,在測溫時(shí)需要保持一定時(shí)間,才能使兩者達(dá)到熱平衡。而保持時(shí)間的長短,同測溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。
    而熱響應(yīng)時(shí)間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測量條件,差別極大。對于氣體介質(zhì),尤其是靜止氣體,至少應(yīng)保持30min以上才能達(dá)到平衡;對于液體而言,zui快也要在5min以上。
    對于溫度不斷變化的被測場所,尤其是瞬間變化過程,全過程僅1秒鐘,則要求傳感器的響應(yīng)時(shí)間在毫秒級。因此,普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后,而且也會因達(dá)不到熱平衡而產(chǎn)生測量誤差。選擇響應(yīng)快的傳感器。
    對熱電偶而言除保護(hù)管影響外,熱電偶的測量端直徑也是其主要因素,即偶絲越細(xì),測量端直徑越小,其熱響應(yīng)時(shí)間越短。測溫元件熱響應(yīng)誤差可通過下式確定 [1]。
    Δθ=Δθ0exp(-t/τ)             (2—1)
        式中 t—測量時(shí)間 S,
    Δθ—在 t 時(shí)刻,測溫元件引起的誤差,K或℃
    Δθ0—“t=0” 時(shí)刻,測溫元件引起的誤差,K或℃
        τ—時(shí)間常數(shù) S
        e —自然對數(shù)的底(2.718)
     因此,當(dāng)t=τ時(shí),則Δθ=Δθ0/e 即為0.368,
      如果當(dāng)t=2τ時(shí),則Δθ=Δθ0/e2 即為0.135。
      當(dāng)被測對象的溫度,以一定的速度α(k/s或℃/s)上升或下降時(shí),經(jīng)過足夠的時(shí)間后,所產(chǎn)生的響應(yīng)誤差可用下式表示:
     Δθ∞=-ατ                        (2—2)
    式中 Δθ∞—經(jīng)過足夠時(shí)間后,測溫元件引起的誤差。
   由式(2—2)可以看出,響應(yīng)誤差與時(shí)間常數(shù)(τ)成正比。為了提高檢定效率許多企業(yè)采用自動檢定裝置,對入廠熱電偶進(jìn)行檢定,但是,該裝置也并非十分完善。二汽變速箱廠熱處理車間就發(fā)現(xiàn)如果在400℃點(diǎn)的恒溫時(shí)間不夠,達(dá)不到熱平衡,就容易發(fā)生誤判。
               
   

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