熱電偶測量中的注意事項及其誤差

熱電偶測量注意事項

傳統測溫系統中zui常用的溫度傳感器>； 熱電偶由于其結構簡單，&ldquo； 熱電偶的兩條線連接起來&rdquo； 事實并非如此。 熱電偶的結構簡單，但在使用過程中會出現各種問題。 例如，如果安裝和使用方法錯誤，會引起較大的測量誤差，檢定合格的熱電偶也會因為操作錯誤，使用時不合格，或者在滲碳等還原性氣氛中不注意的話，k型熱電偶也會因為選擇氧化而變得嚴重。 為了提高測量精度，減少測量誤差，延長熱電偶的壽命，使用者不僅要求具備儀表面的操作技能，還要求具備物理、化學、材料等多方面的知識。 作者在多年實踐的基礎上，參照有關資料詳細介紹了熱電偶的測量誤差及其注意事項。

3.1熱電偶絲斑的影響(1)熱電偶材質本身的絲斑熱電偶在計量室進行檢測時，按照規定的要求插入檢測爐的深度只有300mm。 因此，各熱電偶的檢定結果，準確地說只能表現距離測定端300mm的燈絲的熱電行為，但是，熱電偶的長度長的情況下，大部分燈絲處于高溫區域，如果熱電偶的燈絲均質，則根據均質電路的規律，測定結果與長度無關。 但是，熱電偶線材不均質，特別是廉價的金屬熱電偶線材均質性差，在有溫度梯度的情況下，局部產生熱電動勢，將該電動勢稱為寄生電位。 寄生電位引起的誤差稱為不均勻誤差。 現有的貴金屬、廉價金屬熱電偶檢定規程中，沒有規定熱電偶的不均勻性，在熱電偶芯線基準中，對熱電偶芯線的不均勻性有一定的要求。 對廉價金屬熱電偶采用首尾檢驗法求出不均勻的熱電動勢。 正規熱電偶的線材制造商，按照國家的標準，生產不均勻的熱電動勢滿足要求的產品。 (2)使用熱電偶線材后產生的不均勻的熱電偶，即使是不均勻的熱電偶也可以滿足，但通過反復加工彎曲，熱電偶會產生加工變形，失去均勻性，而且即使使用中的熱電偶長時間變得高溫，熱電偶也會因偶數線材的劣化而變化。 例如，插入工業爐的熱電偶沿偶數線材的長度方向劣化，隨著溫度升高劣化變強，劣化的部分處于具有溫度梯度的場所時，寄生電動勢與總熱電動勢重疊，產生測定誤差。 作者在實踐中發現，某熱電偶在計量部門認定的產品(多為賤金屬熱電偶)在現場使用時不合格。 再次返回計量部門檢定合格，其主要原因是偶然線的不均質。 生產熱電偶的技術人員實際感受到熱電偶的不良率也會隨著其長度的增加而增加。 均受熱電偶線材不均質性的影響。 也就是說，不均質即寄生電動勢引起的誤差依賴于熱電偶芯線自身的不均質度和溫度梯度的大小，其定量極其困難。

3.2護套熱電偶的分流誤差(1)分流誤差瓦軸集團碳滲爐用護套熱電偶，只允許1周。 為探討原因，作者曾去過現場，未發現異常，應從爐中取出并通過計量室檢定結果。 那么問題是什么呢？ zui后，根據該支熱電偶現場設置的特點，研究了上述問題是由鞘熱電偶的分流誤差引起的。 所謂分流誤差，是指用鞘熱電偶測量爐溫時，在熱電偶的中間部存在超過800°的c的溫度分布的情況下，其絕緣電阻降低，熱電偶的顯示值變得異常的現象稱為分流誤差。 根據均質電路的規律，用熱電偶測溫的只有測量端和基準端的兩端溫度，與中間溫度分布無關。 但是，由于鞘熱電偶的絕緣物為粉末狀MgO，因此溫度每上升100°； c，其絕緣電阻下降一位數，中間部的溫度高的話一定會產生漏電流，在熱電偶的輸出電位上會出現分流誤差。 (2)產生分流誤差的條件將鞘熱電偶水平插入爐內，其規格和實驗條件為直徑ф4.8mm、長度25m、中間部加熱帶的長度20m、溫度1000℃。 在此次實驗中，熱電偶的測量端與中間部的溫度差為200℃。 如果測量端溫度高于中間部分，則產生負誤差。相反，產生正誤差。 若兩者溫度差為200℃，分流誤差約為100℃。 這是不可忽視的，分流誤差的發生條件與鞘熱電偶的種類和直徑等因素有關[2]，請參照表1。

3.3分流誤差的影響因素和對策在高溫下鞘熱電偶產生分流誤差的現象備受關注，需要了解分流誤差的影響因素，采取適當的對策減少或消除分流誤差的影響。 (1)護套熱電偶的直徑，對于長9米的k型護套熱電偶( MgO絕緣)，只加熱熱電偶的中間部。 實驗結果表明，分流誤差的大小與直徑的平方根成反比(直徑越細，不遵守該法則)，即直徑越細，分流誤差越大。 中間部的溫度超過800℃時，在ф3.2mm護套熱電偶中產生分流誤差。 但是，對于ф6.4mm及ф8mm鎧裝熱電偶，中間部的溫度為900℃時，未發現分流誤差。 在φ6.4mm (熱電極線直徑φ1.4 mm )和φ8mm (熱電極線直徑ф2.0mm )的護套熱電偶中，中間部溫度為1100℃時，直徑φ8mm的護套熱電偶產生的分流誤差僅為φ6.4mm的一半。 該數值( 50% )近視于兩種鞘熱電偶的線電極徑的平方比(1.42/2.02 )，線電極徑的平方比是線電極的電阻比。 因此，為了減少分流誤差，請選擇直徑盡可能粗的護套熱電偶。 (2)中間部的溫度超過中間部的溫度800℃時，有可能發生分流誤差，其大小隨著溫度的上升呈指數性增大。 因此，除測量端以外，盡量不要超過800℃。 1 )中間部加熱帶的長度和位置中間部加熱帶的溫度超過800℃時，加熱帶的長度變長，越遠離測量端分流誤差越大。 因此，請盡量縮短加熱帶的長度，不要在遠離測量端的地方加熱，減少分流誤差。 (3)熱電偶絲的電阻在護套熱電偶的直徑相同時，分流誤差隨著熱電偶絲的電阻增大而增加。 因此，較好采用電阻小的熱電偶絲。 例如，直徑相同的s型鎧裝熱電偶與k型熱電偶相比，分流誤差減少了40%。 因此，應用s型熱電偶可測量爐內溫度場的分布，費用高，但正確。 (4)在絕緣電阻的高溫下，氧化物的電阻率隨著溫度的上升而指數下降，分流誤差的大小主要依賴于高溫部分的絕緣性能，絕緣電阻越低越容易發生分流誤差。 絕緣電阻變為10倍或1/10時，其分流誤差也變為1/10或10倍。 為了減少分流誤差，請采用直徑盡可能粗的護套熱電偶，加厚絕緣層的厚度。 上述措施無效的，應采用裝配式熱電偶。

3.4短程有序結構變化( k狀態)的影響k型熱電偶為250℃； 在600℃的溫度范圍內使用時，其微觀結構發生變化，形成短距離有序結構，因此影響熱電勢值產生誤差，即所謂的k狀態[3]。 Ni是Cr合金特有的晶格變化，Cr含量為5時在30%的范圍內存在原子晶格的無序變化。 由此產生的誤差隨Cr含量和溫度而變化。 將k型熱電偶從300℃加熱到800℃，每50℃取一點，測量該點的電位。 在450℃時偏差zui可達到4℃，在450℃時在600℃范圍內，均為正偏差。 由于k狀態的存在，k型熱電偶的升溫或降溫檢測結果不一致，廉潔金屬熱電偶檢測規程明確規定了檢測步驟:從低溫升溫檢測到高溫。 而且，在400℃檢測點，不僅傳熱效果差，而且難以達到熱平衡，正好在k狀態誤差zui的廣泛范圍內。 因此，在對這一點進行合格與否判定時必須慎重。 ni>； Cr合金的短程有序結構變化的現象，不僅存在于k型，也存在于e型熱電偶的正極。 但是，變化量e型熱電偶只有k型的2/3。 也就是說，k狀態與溫度、時間有關，溫度分布和熱電偶的位置發生變化時，其偏差也會發生較大變化。 很難正確地評價偏差的大小。

本文熱電偶高頻詞： 誤差  鎧裝 

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