热电偶测量误差及其注意事项
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热电偶测温误差分析及解决方法正确使用热电偶不仅可以准确得到测量温度的数值,从而保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。
安装不正确,热导率和时间滞后等误差,是热电偶在使用中的主要误差。
热电偶的基本误差:误差是热电偶本身固有的,还包括上一级标准的传递误差。
解决方法:可采用检定校验的方法使其控制在允许偏差范围内,也可在实际测温中将热电偶偏差进行修正,得到的真实的温度。
热电偶材料不均匀性引起的误差:此误差和材料不均匀程度有关温度变化越大,使热电极各点温度的差值越大,则材料不均匀性的影响也就越大。
解决方法:可用退火的方法把它减弱,但无法完全消除。
测量仪表的误差:该误差的大小是由仪表的精度等级决定的。
解决方法:应定期检定校准,保证仪表的精确度等级。
动态误差:温度变化后,测温仪表来不及立即指出变化了的温度,因而引起读数误差。
热电偶时间常数的大小是决定动态误差大小的主要因素。
解决方法:对于快送变化的温度,由于测温元件的热惰性,动态误差可能很大,必须采用小管热电偶或选取采样数率较高的仪表解决。
采用导热性能好的材料做保护管,管壁要薄,内径要小。
减小保护管与热电偶测量端之间的空气.间隙。
增加测量端介质的流速,加快对流传热。
绝缘不良引起的误差:热电偶使用时两热电极间以及它们和大地之间应有良好的绝缘,不然将会有热电势损耗,直接影响测量结果的准确性,严重时会影响仪表的正常运行。
解决方法:把热电偶的引线接在铁管内,并将铁管接地。
把热电偶悬空,热电偶不与炉壁的耐火砖接触。
把参考端接地,在热电偶(或补偿导线)输出端的一端,通过一个容量足够大的电容接地。
用屏蔽的方法,可使泄漏的电流经过金属屏蔽物直接接地,不再流入测量回路,从而消除干扰误差。
热交换引起的误差。
热电偶测温时,存在着复杂的热交换过程。
由于温度的多次传递,测量端的温度并不与被测介质温度完全一致,因此产生测量误差。
克服方法有两种:一是确定传递误差的大小,进行修正。
热电偶的温度校准方法探索随着现代工业的发展,温度的准确测量变得越来越重要。
热电偶作为一种常用的温度传感器,广泛应用于许多领域。
然而,由于热电偶的性质以及使用环境的影响,其温度测量值可能存在一定的偏差。
为了确保准确的温度测量,热电偶的温度校准就变得至关重要。
一、校准方法的选择热电偶的温度校准方法有许多种,如干点校准、液点校准和的开放水浴校准等。
根据不同需求和精度要求,选择适当的校准方法至关重要。
1. 干点校准干点校准是一种常见的校准方法,使用纯净干燥的高温环境来校准热电偶。
常见的干点校准方法包括电炉法、电阻体法和光源法。
这种方法适用于较低温度范围,通常可达500℃以下。
干点校准精度较高,但需要专门的设备和环境。
2. 液点校准液点校准是通过将热电偶浸入已知温度的液体中进行校准。
常见的液点校准液体包括铱、钯和钽等金属的冰点或沸点。
液点校准方法适用于较高温度范围,通常可达到1000℃以上。
由于液体点和热电偶接触后容易发生化学反应,导致测量误差,因此在液点校准时需特别注意材料的选择和实施条件。
3. 开放水浴校准开放水浴校准是将热电偶浸入水浴中进行校准。
这种方法相对简单,适用于温度范围在冰点到100℃之间的热电偶。
由于水的容易蒸发和浸润性,开放水浴校准的稳定性较差,需要定期校准。
二、校准步骤无论是哪种校准方法,都需要进行相应的步骤来保证校准的准确性和可重复性。
1. 准备工作首先,需要准备好校准设备和环境。
校准设备包括电炉、温度控制仪器和标准温度传感器。
校准环境应尽量避免干扰因素,保证稳定和准确的温度控制。
2. 温度均衡在进行校准之前,要确保热电偶和校准设备处于热平衡状态。
此步骤的目的是消除由于温度梯度引起的误差。
3. 监测和记录在校准过程中,需要实时监测热电偶和标准温度传感器的输出,并记录下两者之间的温度差异。
这些数据将在后续的分析和处理中起到关键的作用。
4. 数据分析根据监测和记录的数据,可以对校准结果进行分析。
热电偶校准及误差实验指导一、用途镍铬-镍硅热电偶是非贵金属热电偶中性能最稳定的一种,热电势较大,且有接近直线的分度曲线,因此使用最广。
热电偶遇温度显示仪表配合,主要用于测量气体、蒸汽、液体等介质的温度。
常用的有是带保护管套的、裸装的和铠装的几种。
二、主要技术性能1、正常工作环境中性或氧化性气氛。
长时间使用温度0~900℃,短时间使用温度1000~1200℃。
2、分度特性分度号EU-2(由表2-1 给出) 3、基本误差三等标准热电偶:≤±3(℃)工业通用热电偶:≤{±3±0.0075(X-400)}℃三、工作原理热电偶是根据金属的热电效应设计制作的。
两种不同的导体组成一个封闭的回路,便构成了一个热电偶,如果热电偶两端结点温度不同,回路中就会产生热电势,这个热电势的大小只与构成热电偶的导体成分以及与热电偶两端的温度有关。
但是,应该注意,如果热电偶本身材料不均匀,那么,由于温度梯度的存在,可能产生附加电势。
镍铬-镍硅热电偶的正极是镍铬合金,成分为镍89%,铬10%,铁1%,负极是镍硅合金,成分为镍97%,硅 2.5%,锰0.5%。
这两种电极材料的高温抗氧化能力及抗腐蚀能力都很强,热电性能稳定,但镍硅材料在高温下易受还原气氛的有害影响。
四、使用注意事项1、热电偶裸装,其电极务必避免受到机械损伤,而且只能用在中性或氧化性气氛环境中;在还原性气氛中或在腐蚀介质环境中使用,必须有密封良好的保护套管。
2、热电偶要有足够的插入深度。
3、与二次仪表连接使用铜-康铜补偿导线,其导线绝缘层着色:正极(铜)为红色,负极(康铜)为蓝色。
因补偿导线,分度号Eu-2。
表2-1 镍铬-镍硅热电偶分度表(自由端温度为0℃)实验2-1 热电偶的校验(热电偶静态特性的测试)之一热电偶通常工作在高温环境中,受气氛影响,长期使用,其热电特性可能发生变化,因而,有必要进行热电偶检查和校验。
热电偶校验之前首先是外观检查,即察看热电偶导线表面是否清洁,色泽均匀,无色斑;接点焊合牢固,表面光滑,无气孔,必要时需清洗或重新焊合。
热电偶的测量误差及正确使用作者:吴振宇常婧桐陈思来源:《中国科技博览》2016年第06期中图分类号:TH811 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0135-01热电偶是现代测温系统中最常用的温度传感器,因其结构简单,往往被误操作,甚至有的认为热电偶两根线接上就完事,其实并非如此。
热电偶的结构虽然简单,但在使用中仍会出现各种问题。
例如:安装或使用方法不当,将会引起较大的测量误差,甚至检定合格的热电偶也会因操作不当,在使用时出现测量结果不能代表真实值的现象。
为了提高测量精度,减少测量误差,延长热电偶使用寿命,要求使用者不仅应具备仪表方面的操作技能,还应具有物理、化学及材料等多方面知识,正确使用热电偶。
下面就从几方面介绍热电偶的正确使用及测量误差。
1、使用方式对测量误差的主要影响因素1.1 插入深度的影响热电偶的安装位置,即测温点的选择是非常重要的,测温点的位置对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。
实际操作中,应根据不同的插入深度,选择合适直径的热电偶、保护管材质。
热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流,当环境温度低时就会有热损失,导致热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。
总之,由热传导而引起的误差与插入深度有关,而插入深度又与保护管材质有关。
金属保护管因其导热性能好,插入深度应该深一些(约为直径的15~20倍),陶瓷材质保护管绝热性能好,可插入浅一些(约为直径的10~15倍)。
对于工程测温,其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关,流动的液体或高速气流温度的测量(如试车台、循环水管路或排气温度等),将不受上述限制,插入深度可以浅一些,具体数值应由实验确定。
1.2 响应时间的影响接触法测温的基本原理是测温原件要与被测对象温度一致,达到热平衡。
因此,在测温时需要保持一定时间才能使两者达到热平衡,而保持时间的长短同测温原件的热响应时间有关。
热电偶测量误差及其注意事项摘要:热电偶是一种简单而又常见的温度传感器,若用户在使用中不注意,会产生较大的测量误差。
本文对热电偶的测量误差进行了深入的分析,如:插入深度,反应时间,热辐射和热阻等等,以及在使用K型热电偶时必须考虑的问题,包括热电偶线形不均、分流误差、温差电偶温度分布以及选择氧化、K态、工作气氛、绝缘电阻和热电偶劣化等。
这样可以提高热电偶的测量精度,延长其使用寿命。
关键词:热电偶;测量;误差;注意事项1引言热电偶是一种简单而又常见的温度传感器,因为设计的简单性,人们常常误以为“两个热电偶连接在一起就可以完成连接”。
但事实并非如此,温差电偶的结构非常简单,但是在实际运行中存在很多问题。
错误的安装或使用可能会造成很大的测量误差,甚至适当的热电偶也可能因为操作不当而不能使用。
这个“K”型热电偶可以在还原气氛中进行选择性的氧化处理,比如渗碳,如果不考虑这个因素的话。
为提高热电偶测量的精度,可减小热电偶体积。
使用者不仅要掌握仪器操作技术,还要掌握物理、化学等方面的知识,才能测量误差,延长使用寿命。
引用资料,对温差电偶测量误差及注意事项进行了详细的阐述。
2计量误差的主要影响因素2.1反应时间的影响触点温度计的基本原理是维持温度计与测量元件的热平衡,所以在测量温度时必须考虑温度的影响。
在一定的时间内在两个维度之间达到热量平衡,保温依赖于温度计元件的热反应时间,其热反应取决于传感器的测试条件。
在气相介质中,尤其是在静态气体中,保持液相平衡至少30分钟。
若该过程仅持续1秒,则感应器应为毫秒。
普通的温度传感器不但跟不上物体温度的变化速度,而且还达不到热平衡,从而造成测量误差。
除了保护管,热电偶端直径也很重要,即0.5毫米的热偶端直径。
随着测量端直径的减小,热电偶丝数的减小,热反应时间减小[1]。
2.2深度影响根据温度传感器的长度,热电偶产生的热流进入测量位置。
低温条件下会发生热损失。
测温误差是由热蒸汽与物体间的温度差引起的,导热误差与插入深度有关。
热电偶测量引起误差的原因及解决方式1.热电偶热电特性不稳定的影响1.1 玷污与应力的影响及消除方法热电偶在生产过程中,偶丝经过多道缩径拉伸在其表面总是受玷污的,同时,从偶丝的内部结构来看,不可避免地存在应力及晶格的不均匀性。
因淬火或冷加工引入的应力,可以通过退火的方法来基本消除,退火不合格所造成的误差,可达十分之几度到几度。
它与待测温度及热电偶电极上的温度梯度大小有关。
金属热电偶的偶丝通常以“退火”状态交付使用,如果需要对高温用廉金属热电偶进行退火,那么退火温度应高于其使用温度上限,插入深度也应大于实际使用的深度。
贵金属热电偶则必须认真清洗(酸洗和四硼酸钠清洗)和退火,以清除热电偶的玷污与应力。
1.2 不均匀性的影响一般来说热电偶若是由均质导体制成的,则其热电势只与两端的温度有关,若热电极材料不是均匀的,且热电极又处于温度梯度场中,则热电偶会产生一个附加热电势,即“不均匀电势”。
其大小取决于沿热电极长度的温度梯度分布状态,材料的不均匀形式和不均匀程度,以及热电极在温度场所处的位置。
造成热电极不均匀的主要原因有:在化学成分方面如杂质分布不均匀,成分的偏析,热电极表面局部的金属挥发,氧化或某金属元素选择氧化,测量端在高温的热扩散,以及热电偶在有害气氛中受到玷污和腐蚀等。
在物理状态方面有应力分布不均匀和电极结构不均匀等。
在工业使用中,有时不均匀电势引起的附加误差竟达30℃这多,这将严重地影响热电偶的稳定性和互换性,其主要解决方式就是对其进行检验,只使用在误差允许范围内的热电偶。
1.3 热电偶不稳定性的影响不稳定性就是指热电偶的分度值随使用时间和使用条件的不同而起的变化。
在大多数情况下,它可能是不准确性的主要原因。
影响不稳定性的因素有:玷污,热电极在高温下挥发,氧化和还原,脆化,辐射等。
若分度值的变化相对地讲是缓慢而又均匀的,这时经常进行监督性校验或根据实际使用情况安排周期检定,这样可以减少不稳定性引入的误差。
k型热电偶允许误差
K型热电偶是一种常用的热电偶类型,广泛应用于工业生产和科学实验中。
然而,即使是同一型号的热电偶,由于生产工艺和使用环境等因素的不同,其测量结果也会存在一定的误差。
因此,对于K型热电偶的允许误差,需要进行严格的规定和控制。
根据相关标准和规范,K型热电偶的允许误差应符合以下要求: 1.温度范围为0℃~800℃时,误差应在±1.5℃以内;温度范围为800℃~1200℃时,误差应在±2.5℃以内。
2.在实际使用过程中,误差还受到多种因素的影响,如热电偶接触的材料、连接方式、环境温度和气氛等。
因此,必须根据具体情况进行误差校正和补偿,以提高测量精度。
3.在质量控制和检验过程中,应根据热电偶的使用要求和实际精度,选择适当的校准方法和标准样品,进行精度测试和认证。
总之,K型热电偶的允许误差是一个重要的质量指标,必须严格控制和管理,以确保其可靠性和准确性,为工业生产和科学研究提供可靠的数据支持。
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热电偶的测量误差及处理方案摘要:热电偶是温度计量领域最常用的传感器之一,其具有结构时、动态响应快、测量范围广的优势,因此应用十分广泛。
而在热电偶测量过程中,不断提高测量的精确度是保证测量数据可靠性的重要基础。
但是在实际测量过程中,测量误差是客观存在的,而分析误差的原因并采取必要的修正措施,可最大程度上减少测量误差,提高测量的准确度。
文章主要针对热电偶测量误差发生的原因及修正措施进行分析。
关键词:中间导体定律;寄生电势;修正值1热电偶测量系统的组成及优势根据热电偶热电效应,需要通过外接显示仪表才能将其输出的毫伏电压信号还原成温度信号,因此热电偶测量系统包括热电偶、连接导线、显示仪表等。
传统的热电偶测量系统采用电子线路及元器件进行冷端补偿及线化性处理,测量结果误差较大,无法保证测量数据的精度及可靠性,故应用场合受到限制。
而随着信息技术、计算机软件技术的不断发展,热电偶测量系统应用集成温度传感器及计算机软件进行冷端补偿及非线性处理技术也越来越成熟,因此不断扩大了热电偶测量的应用领域。
具体而言,热电偶温度计的优势主要体现在以下几个方面:首先,热电偶系统中包括2种不同的金属丝,不受大小、开头的限制,结构简单及应用方便;其次,具有较高的测量精度高,直接接触受测对象,无中间介质的影响,高温区具有较好的复现性及稳定性;再次,测量显示电信号有利于信号的传输与记录,便于集中检测及控制;最后,热电偶体积小,热容量及热惯性较小,故既可测量动态温度数据,还可测量点的温度及壁面温度。
2热电偶劣化与使用寿命2.1热电偶的劣化热电偶的使用寿命与其劣化有关,所谓热电偶的劣化,即热电偶经使用后,出现老化变质的现象。
由金属或合金构成的热电偶,在高温下其内部晶粒要逐渐长大。
同时合金中含有少量杂质,其位置或形状也将发生变化,而且,对周围环境中的还原或氧化性气体也要发生反应。
伴随上述变化,热电偶的热电动势也将极其敏感的发生变化。
因此热电偶的劣化现象是不可避免的。
工业热电偶误差解决方法1.选择合适的热电偶材料:不同的热电偶材料具有不同的温度范围和性能。
因此,选择适合特定应用的热电偶材料非常重要。
例如,K型热电偶适用于较高温度范围,而T型热电偶适用于较低温度范围。
2.保持热电偶电源和传感器的连接稳定:热电偶的电源和传感器之间的连接应该牢固、可靠,并且应该避免出现任何接触不良的情况。
可以使用合适的连接器和线缆来确保连接的稳定。
3.校准热电偶:热电偶的输出信号和温度之间存在一个非线性关系,因此需要进行校准来获得准确的温度测量结果。
校准可以通过将热电偶置于已知温度的环境中,并与一个已知温度源进行比较来完成。
4.温度补偿:热电偶的输出信号还受到环境温度的影响。
因此,在实际应用中,需要进行温度补偿来消除环境温度的影响。
可以使用补偿电路或数字温度补偿算法来实现温度补偿。
5.防止电磁干扰:电磁干扰是热电偶误差的一个常见原因。
在安装和使用热电偶时,应尽量避免与其他电磁辐射源(如电磁场、电容器等)的干扰。
可以采取屏蔽措施或选择抗电磁干扰性能较好的热电偶来减少电磁干扰的影响。
6.定期维护和检查热电偶:热电偶在使用一段时间后可能会出现老化或损坏。
因此,定期对热电偶进行维护和检查是非常重要的,以确保其正常工作和准确测量温度。
7.使用多点校准:多点校准是一种更准确校准热电偶的方法。
通过在不同温度下进行多次校准,可以更好地了解热电偶的非线性特性,并针对不同的温度范围进行校准。
总之,通过选择合适的热电偶材料、保持连接稳定、校准、温度补偿、防止电磁干扰、定期维护和检查以及使用多点校准等方法,可以有效解决工业热电偶的误差,提高温度测量的准确性。
热电偶允许误差计算公式
热电偶允许误差计算公式是将实际温度值与热电偶测量值的差值用百分比表示的。
热电偶允许误差的计算公式一般用如下:
1. 热电偶允许误差计算公式:
(1)0 °C ~ 600 °C:允许误差 = ± (0.15%|温度|+ 0.3 °C);
(2)600 °C ~ 1100 °C:允许误差 = ± (0.2%|温度|+ 1.2 °C);
2. 注意事项:
(1) 凡热电偶使用过程中实测误差大于上述允许范围均有可能是热电偶质量问题,应立即进行检查测试;
(2) 热电偶最小温度测试间隔一般为30 °C ~ 40 °C,在最小温度测试范围内,温度允许误差:±2.2 °C;
(3) 对于小的温度测试,如0~200 °C的监测,可采用对热电偶耐压测试室进行检查。
3. 热电偶误差计算工具:
(1) 热电偶误差计算仪:可实时测量、记录和计算热电偶输出信号的实际温度与预期温度之间的差值;
(2) 仪表软件:安装在仪器计算机上,可以进行准确实时误差计算,并保存计算结果;
(3) Excel软件:可用Excel软件对记录的温度数据进行处理,进行准确的误差计算;
(4) 便携式热电偶校验仪:可以实时显示预期和实际的温度值,并计算出温度误差。
正确计算热电偶允许误差是改善工艺过程控制的一个重要组成部分,需要采用正确的方法,并寻求专业的技术服务支持,以正确使用热电偶和仪器。
热电偶的使用方法与读数误差分析热电偶是一种常用的温度测量仪器,具有应用广泛、测量精度高等优点。
然而,使用热电偶进行温度测量时,我们需要注意一些使用方法和潜在的读数误差。
本文将围绕这两个方面进行详细讨论。
一、热电偶的使用方法1. 接线正确性:热电偶由两种不同金属导线组成。
在进行温度测量时,必须将两根导线正确接入温度测量仪器或控制系统。
一般来说,红色导线连接正极,蓝色导线连接负极。
接线错误会导致读数不准确。
2. 测温环境:热电偶测温的环境也会影响测量结果。
在使用热电偶进行温度测量时,应尽量避开干扰源,如电磁场、强电流等。
同时,尽可能保持测温环境稳定,避免温度波动对测量结果的干扰。
3. 校准:热电偶在使用之前应进行校准,以确保测量结果的准确性。
常用的校准方法有零点校准和一次校准。
零点校准是将热电偶置于已知低温下,使读数为零,用以检查热电偶的零点漂移;一次校准是将热电偶置于已知高温下,与标准温度计进行比较,评估读数误差。
二、热电偶的读数误差分析1. 局部温度差:热电偶是通过测量两个接点的温差来确定温度的。
然而,在某些测量过程中,接点之间可能存在局部温度差,这会导致读数误差。
为了减小这种误差,我们可以采用补偿方法,如将热电偶的接点尽量置于同一温度区域内,或使用补偿电路来消除读数误差。
2. 导线延伸:由于热电偶测量温度的原理,热电偶的导线延伸长度会对测量结果产生影响。
过长或过短的导线延伸都可能导致读数误差。
因此,在应用中,我们需要根据具体情况选择合适的导线长度,或通过对导线延伸长度进行补偿来减小读数误差。
3. 环境温度变化:热电偶的温度测量受到环境温度的影响较大。
在实际应用中,环境温度的变化会导致热电偶产生冷热端电势差的变化,从而引起读数误差。
为了减小这种误差,我们可以在实际测量中采用冷热端环境温度补偿方法,或者使用补偿电路对读数进行修正。
总之,热电偶作为常用的温度测量仪器,具有广泛的应用领域和较高的测量精度。
热电偶允许误差国家规范
热电偶是一种用来测量温度的传感器,是由两种不同属性的金属(比如铂金或者铬铬钎)组成电路,其中一种金属就是探头,主要受到环境温度的影响,而另一种金属处于恒定的温度状态。
通过测量这两种金属的电阻变化,就能了解环境的温度。
对热电偶的允许误差受不同国家的技术规范规定,如果热电偶测量的温度与真实温度之间的差值大于允许的误差,就意味着这个热电偶的质量问题,不能准确测量温度信号,就会曲解环境温度,影响机器和计算机设备的正常运行和管理。
根据国家技术规范,对热电偶的允许误差有严格的规定,一般情况下,用于温度测量的热电偶的允许误差为±(0.5%~0.75%),用于过热保护的热电偶的允许误差为±(1.0%~1.5%)。
按照热电偶允许误差的规定,热电偶的使用时间可以控制在更短的范围内,将原来存在的问题降低到最小。
对于热电偶允许误差的规定,不仅是要考虑到高度精确的测量,而且还要考虑到热电偶系统的安全性。
只有按照规定使用具有较高精度的热电偶,才能确保热电偶在各种温度变化的情况下,能够及时发现问题,防止机器设备的损坏,及时采取措施,保护设备的安全。
热电偶检定规程一、热电偶检定的定义1)热电偶测量可以利用热电偶来进行,它是一种采用温度信号进行测量的设备,它包含一对相对温度探针,它们会产生几种不同的输出信号,可用来测量温度;2)热电偶检定是指为了保证测量准确性,将热电偶经过精确的检定验证,以便验证它的测量精度。
二、热电偶检定的步骤1)热电偶测试准备:首先需要确定检定所需的普罗范德热电偶,检定标准温度、采用的温度计信号等;2)热电偶的接线:将热电偶正确接入温度计中,当温度计正常工作时,才有可能正确地进行热电偶检定;3)测量热电偶电阻:将温度导线与测量仪表接上并测量热电偶电阻,并用温度计将其与温度信息对比;4)实时记录:测量温度值时,必须及时将其记录下来,以便在实验结束时能得到可靠的测量结果;5)标定结果检查:在实验结束后,对测量出的温度值进行校核,核对和检查,确保温度值的准确性;6)验证检定结果:完成测量、校验、检查、验证之后,可以验证热电偶的检定结果,并鉴定其准确度、可靠性和性能。
三、热电偶检定的注意事项1)器材的保养:在检定前,应对器材进行完好的保养,以确保检定精度;2)环境条件:检定热电偶前,要确保环境条件相对稳定,以免受此种影响而使测试温度出现偏差;3)标准探头:必须使用定标探头检定,否则会影响检定的精度;4)规范的温度应用:检定过程中,温度应采用规范的方式进行检定,实验中应避免大幅度测量,否则会影响热电偶寿命;5)标定结果记录:在实验完成后,必须按照规定记录测量结果,以保证下次实验的有效性;6)热电偶检定前:还必须做出热电偶的参数保存,以备下次实验使用。
四、热电偶检定要求1)热电偶测量准确性:由于热电偶是一种带有对数特性的测量仪器,因此在实验的过程中,应注意测量的准确性;2)温度范围:热电偶检定的温度范围根据热电偶的规格和型号而定,一般是-200℃到1300℃的温度范围;3)测量精度:热电偶检定要求较高,测量精度一般为±0.5℃;4)测量记录:在正常实验过程中要及时记录测量结果,便于反复检验检定;5)常规检定:热电偶检定还应该定期进行常规检定,以重新确认误差值。
L.Q.A热电偶测量误差及其注意事项关键词: 测量误差 注意事项 K 状态 分流误差 热电偶劣化一 前言在现有的测温系统中,最常用的温度传感器热电偶,因其结构简单,往往被误认为“热电偶两根线,接上就完事”,其实并非如此。
热电偶结构虽然简单,但在使用中仍然会出现各种问题,如安装或使用方法不当,将会引起较大的测量误差,甚至检定合格的热电偶也会因操作不当,在使用时不合格,在渗碳等还原性气氛中,如果不注意,K 型热电偶也会因选择性氧化而超差。
为提高测量精确度,减少测量误差,延长热电偶使用寿命,要求使用者不仅应具备仪表操作技能,还应具有物理、化学及材料等多方面知识。
作者根据多年实践,并参阅有关资料,在这里较详细地介绍热电偶的测量误差及其注意事项。
二 测量误差的主要影响因素1. 插入深度的影响(1)测温点的选择热电偶安装位置,即测温点的选择是最重要的。
测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。
(2)插入深度热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。
当环境温度低时就会有热损失,致使热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。
总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。
而插入深度又与保护管材质有关。
金属保护管因其导热性能好,其插入深度应深一些(约为直径的15~20倍),陶瓷材料绝热性能好,可插入浅一些(约为直径的10~15倍)。
对于工程测温,其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关,如流动的液体或高速气流温度的测量,将不受上述限制,插入可浅一些,具体数值应由实验确定。
2. 响应时间的影响接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。
因此,在测温时需保持一定时间,才能使两者达到热平衡。
而保持时间的长短,同测温元件的热响应时间有关。
而热响应时间主要取决于传感器结构及测量条件,差别极大。
对于气体介质,尤其是静止气体,至少应保持30min 以上才能达到平衡;对于液体而言,最快也要在5min 以上。
热电偶检定易忽视问题热电偶是一种常用的温度测量仪器,其原理是利用热电效应将被测温度转换为电压信号。
由于热电偶在工业生产中具有重要作用,因此检定热电偶的准确性也十分重要。
但是,在检定过程中存在一些容易被忽视的问题,本文将从以下几个方面进行介绍。
1. 温度控制检定热电偶时,必须要对温度进行控制。
在温度控制不当的情况下,可能会导致测得的温度值不准确,从而影响产品的质量。
因此,在检定过程中,需要确保温度控制的精度和稳定性。
2. 电阻检测热电偶的检定需要通过电阻检测来确保其准确性。
在进行电阻检测时,需要注意以下几个问题:(1)干扰问题在电阻检测过程中,可能会出现干扰,导致检测出的电阻值不准确。
此时,需要在检定过程中进行屏蔽和干扰的控制,确保检定数据的准确性。
(2)接触问题在电阻检测时,热电偶与测量仪器之间的接触也会影响检定结果。
为了避免此类问题的发生,需要对接头进行认真清洁和装配,确保热电偶和测量仪器之间的良好接触。
(3)误差问题在电阻检测过程中,要注意误差的问题。
误差包括线路误差、仪器误差、非线性误差和温漂误差等。
对于每一项误差,都需要进行仔细的分析和评估,以确保检定数据的准确性。
3. 检定环境在进行热电偶检定时,需要特别注意检定环境的影响。
如环境温度、气压、湿度和电磁干扰等都会对热电偶的检定结果产生影响,因此需要对其进行实时监控和控制。
4. 人为因素除了上述因素外,人为因素也是热电偶检定过程中容易被忽视的问题。
例如,操作员的技术水平、经验和态度,都会对检定结果产生影响。
因此,在检定过程中需要加强人员培训和监督,确保检定结果的准确性和可信度。
综上所述,热电偶检定是一项非常重要的工作,需要特别注意上述因素。
只有经过仔细的准备和实践,才能确保热电偶检定结果的准确性和可靠性。
实验室热电偶的校准存在的风险以及防范措施实验室里有个看似不起眼的小玩意儿——热电偶。
它看起来就像是个金属小夹子,没什么特别的地方。
可是,它却有着举足轻重的作用,特别是在一些高精度的实验中,起着测量温度的关键作用。
你可以想象,如果它出问题了,那可就得出大乱子了。
所以,咱们得好好地聊一聊,实验室里热电偶的校准风险以及防范这些风险的办法,不能让它成了“定时炸弹”。
得说说热电偶校准的过程。
它不像你拿个温度计一插就完事了。
热电偶的校准是个技术活儿。
想让它精确地测量温度,你得确保它在不同温度下能给出准确的电压信号。
这个过程得小心谨慎,稍微出点差错,实验结果就会大打折扣。
而这校准过程当中最容易犯的错误,就是热电偶的连接问题。
你要知道,热电偶的工作原理就是基于不同金属之间产生的温差电势。
如果这连接不牢靠,那不就等于废了?所以,给热电偶接头上点心,避免松动、氧化或者磨损,这些都可能会影响到它的精度。
想象一下,实验中热电偶信号飘忽不定,搞得人都懵了,实验数据差强人意,研究成果也就“泡汤”了。
另一个让人头疼的事儿就是温度的变化。
在不同温度下,热电偶的表现可能不同,特别是一些比较复杂的热电偶材料。
比如说,铂铑热电偶在高温下可能会比在低温下更稳定,可是,一旦超出它的工作范围,那结果就不敢想象了。
为了防止这些突如其来的“意外”,有些实验室会定期对热电偶进行校准,确保它在整个使用范围内都能保持精准度。
这样就能最大限度地避免温度波动给结果带来的干扰。
记住,实验室不是做高温实验的地方,像是天气变化啥的,你也得提前做好热电偶的“保护措施”。
说到这,可能有小伙伴会问:“难道就不能让热电偶永远不出问题?”嗯,理想很丰满,现实很骨感。
热电偶的“寿命”有限,长时间使用后,它的性能不可避免地会有所下降。
材料老化、电极氧化、接头磨损等问题都会影响它的精度。
这时候,如果不及时检查和更换热电偶,后果可想而知。
尤其是一些精密实验,数据对不上,直接影响结果的可信度。
热电偶测量误差及其注意事项热电偶是一种最简单﹑最普通的温度传感器。
可是如果在使用中不注意,也会引起较大测量误差。
针对当前存在的问题,详细探讨影响测量误差的主要因素:热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及热阻抗等,指出热电偶丝不均质﹑铠装热电偶分流误差﹑K型热电偶的选择性氧化﹑K状态﹑使用气氛﹑绝缘电阻及热电偶劣化等在使用中应注意事项。
对提高测量精度,延长热电偶寿命,有一定帮助。
1. 前言在现有的测温系统中,最常用的温度传感器—热电偶,因其结构简单,往往被误认为“热电偶两根线,接上就完事",其实并非如此。
热电偶的结构虽然简单,但在使用中仍然会出现各种问题。
例如:安装或使用方法不当,将会引起较大的测量误差,甚至检定合格的热电偶也会因操作不当,在使用时不合格,在渗碳等还原性气氛中,如果不注意,K型热电偶也会因选择性氧化而超差。
为了提高测量精度,减少测量误差,延长热电偶使用寿命,要求使用者不仅应具备仪表方面的操作技能,而且还应具有物理、化学及材料等多方面知识。
作者根据多年实践,并参阅有关资料较详细地介绍热电偶的测量误差及其注意事项。
2.测量误差的主要影响因素2.1响应时间的影响接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。
因此,在测温时需要保持一定时间,才能使两者达到热平衡。
而保持时间的长短,同测温元件的热响应时间有关。
而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件,差别极大。
对于气体介质,尤其是静止气体,至少应保持30min以上才能达到平衡;对于液体而言,最快也要在5min以上。
对于温度不断变化的被测场所,尤其是瞬间变化过程,全过程仅1秒钟,则要求传感器的响应时间在毫秒级。
因此,普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后,而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。
最好选择响应快的传感器。
对热电偶而言除保护管影响外,热电偶的测量端直径也是其主要因素,即偶丝越细,测量端直径越小,其热响应时间越短。
测温元件热响应误差可通过下式确定 [1]。
Δθ=Δθ0exp(-t/τ)(2—1)式中 t—测量时间 S,Δθ—在 t 时刻,测温元件引起的误差,K或℃Δθ0—“t=0" 时刻,测温元件引起的误差,K或℃τ—时间常数 Se —自然对数的底(2.718)因此,当t=τ时,则Δθ=Δθ0/e 即为0.368,如果当t=2τ时,则Δθ=Δθ0/e2即为0.135。
当被测对象的温度,以一定的速度α(k/s或℃/s)上升或下降时,经过足够的时间后,所产生的响应误差可用下式表示:Δθ∞=-ατ(2—2)式中Δθ∞—经过足够时间后,测温元件引起的误差。
由式(2—2)可以看出,响应误差与时间常数(τ)成正比。
为了提高检定效率许多企业采用自动检定装置,对入厂热电偶进行检定,但是,该装置也并非十分完善。
二汽变速箱厂热处理车间就发现如果在400℃点的恒温时间不够,达不到热平衡,就容易发生误判。
2.2插入深度的影响(1)测温点的选择热电偶的安装位置,即测温点的选择是最重要的。
测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。
(2)插入深度热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。
当环境温度低时就会有热损失。
致使热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。
总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。
而插入深度又与保护管材质有关。
金属保护管因其导热性能好,其插入深度应该深一些(约为直径的15—20倍),陶瓷材料绝热性能好,可插入浅一些(约为直径的10-15倍)。
对于工程测温,其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关,如流动的液体或高速气流温度的测量,将不受上述限制,插入深度可以浅一些,具体数值应由实验确定。
2.3热辐射的影响插入炉内用于测温的热电偶,将被高温物体发出的热辐射加热。
假定炉内气体是透明的,而且,热电偶与炉壁的温差较大时,将因能量交换而产生测温误差。
在单位时间内,两者交换的辐射能为P,可用下式表示:P=σε(T w4 - T t4 )(2—3)式中σ—斯忒藩—波尔兹常数ε—发射率T t—热电偶的温度 , KT w—炉壁的温度 , K在单位时间内,热电偶同周围的气体(温度为T),通过对流及热传导也将发生热量交换的能量为P′P′=αA(T-T t)(2—4)式中α—热导率A—热电偶的表面积在正常状态下,P= P′,其误差为:T t-T=σε(T t4-T w4)/αА(2—5)对于单位面积而言其误差为T t-T=σε(T t4-T w4)/α(2—6)因此,为了减少热辐射误差,应增大热传导,并使炉壁温度T w ,尽可能接近热电偶的温度T t。
另外,在安装时还应注意:①热电偶安装位置,应尽可能避开从固体发出的热辐射,使其不能辐射到热电偶表面;②热电偶最好带有热辐射遮蔽套。
2.4热阻抗增加的影响在高温下使用的热电偶,如果被测介质为气态,那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上,使保护管的热阻抗增大;如果被测介质是熔体,在使用过程中将有炉渣沉积,不仅增加了热电偶的响应时间,而且还使指示温度偏低。
因此,除了定期检定外,为了减少误差,经常抽检也是必要的。
例如,进口铜熔炼炉,不仅安装有连续测温热电偶,还配备消耗型热电偶测温装置,用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。
3.热电偶测温应注意的事项3.1 热电偶丝不均质影响(1)热电偶材质本身不均质热电偶在计量室检定时,按规程要求,插入检定炉内的深度只有300mm。
因此每支热电偶的检定结果,确切的说只能体现或主要体现出从测量端开始300mm长偶丝的热电行为,然而,当热电偶的长度较长时,则大部分偶丝处于高温区,如果热电偶丝是均质的,那么依据均质回路定则,测量结果与长度无关。
然而,热电偶丝并非均质,尤其是廉金属热电偶丝其均质性较差,又处于具有温度梯度的场合,那么其局部将产生热电动势,该电动势称为寄生电势。
由寄生电势引起的误差称为不均质误差。
在现有的贵金属、廉金属热电偶检定规程中,对热电偶的不均质尚未作出规定,只有在热电偶丝材标准中,对热电偶丝的不均匀性有一定要求。
对廉金属热电偶采用首尾检定法求出不均匀热电动势。
正规热电偶丝材生产厂,均按国家标准要求,生产出不均匀热电动势符合要求的产品。
(2)热电偶丝经使用后产生的不均质对于新制的热电偶,即使是不均匀热电动势能满足要求,但是,反复加工、弯曲致使热电偶产生加工畸变,也将失去均质性,而且使用中热电偶长期处于高温下也会因偶丝的劣化而引起热电动势变化,例如:插入工业炉中的热电偶,将沿偶丝长度方向发生劣化,并随温度增高,劣化增强,当劣化的部分处于具有温度梯度的场所,也将产生寄生电动势叠加在总热电动势中而出现测量误差。
作者在实践中发现有的热电偶经计量部门检定合格的产品(多为廉金属热电偶)到现场使用时却不合格。
再返回到计量部门检定仍然合格,其中主要原因就是偶丝不均质引起的。
生产热电偶的技术人员都切身体会到,热电偶的不合格率也随其长度的增加而增加。
皆是受热电偶丝材不均质的影响。
总之,由不均质即寄生电动势引起的误差,取决于热电偶丝自身的不均质程度及温度梯度的大小,对其定量极其困难。
3.2 铠装热电偶的分流误差(1)分流误差瓦轴集团渗碳炉用铠装热电偶,仅使用一周就不准了。
为探讨原因,作者曾到现场考察,但未发现异常,只好从炉子上取下来经计量室检定结果合格。
那么问题何在呢?最后,根据该支热电偶的现场安装特点,经研究发现,上述问题是铠装热电偶的分流误差造成的。
所谓分流误差即用铠装热电偶测量炉温时,当热电偶中间部位有超过800°C的温度分布存在时,因其绝缘电阻下降,热电偶示值出现异常的现象,称为分流误差。
依据均质回路定则,用热电偶测温只与测量端与参考端两端温度有关,与中间温度分布无关。
可是由于铠装热电偶的绝缘物是粉末状MgO,温度每升高100°C,其绝缘电阻下降一个数量级,当中间部位温度较高时,必定有漏电流产生,致使在热电偶输出电势中有分流误差出现。
表1铠装热电偶产生分流误差的条件(2)分流误差产生的条件将铠装热电偶水平插入炉内,其规格及实验条件为:直径ф4.8mm,长度为25m,中间部位加热带的长度为20m,温度为1000℃。
本次实验中,热电偶的测量端与中间部位的温差为200℃。
如果测量端温度高于中间部位,则产生负误差;相反,则产生正误差。
如果两者的温差为200℃,那么,分流误差约为100℃。
这是绝对不能忽视的,分流误差的产生条件与铠装热电偶种类和直径等因素有关[2],见表1。
3.3分流误差的影响因素及对策高温下铠装热电偶产生分流误差的现象,正在引起人们的重视,因此有必要了解分流误差的影响因素,并采取适当对策以减少或消除分流误差的影响。
(1)铠装热电偶直径对于长度为9米的K型铠装热电偶(MgO绝缘),只将热电偶中间部位加热。
实验结果表明:分流误差的大小与其直径的平方根成反比(直径过细,不遵守此规律),即直径越细,分流误差越大。
当中间部位温度高于800℃时,对于ф3.2mm铠装热电偶将产生分流误差。
但对于ф6.4mm 及ф8mm铠装热电偶,当中间部位的温度为900℃时,仍未发现分流误差。
对于ф6.4mm(热电极丝直径为ф1.4mm)与ф8mm(热电极丝直径为ф2.0mm)的铠装热电偶,当中间部位温度为1100℃时,直径为ф8mm的铠装热电偶产生的分流误差仅为ф6.4mm的一半。
此数值(50%)近视于两种铠装热电偶电极丝直径的平方比(1.42/2.02) ,而电极丝直径平方比,即为电极丝的电阻比。
因此,为了减少分流误差,应尽可能选用粗直径的铠装热电偶。
(2)中间部位的温度如果中间部位的温度超过800℃,有可能产生分流误差,其大小将随温度的升高,呈指数关系增大。
因此,除测量端外,其它部位应尽可能避免超过800℃。
1)中间部位加热带长度及位置当中间部位加热带温度高于800℃时,其加热带的长度越长,距离测量端越远,分流误差越大。
因此,应尽可能缩短加热带长度,并且,不要在远离测量端处加热,以减少分流误差。
(3)热电偶丝的电阻当铠装热电偶的直径相同时,分流误差将随热电偶丝的电阻增大而增加。
因此,采用电阻小的热电偶丝更好。
例如:直径相同的S型铠装热电偶同K型热电偶相比,其分流误差减少40%。
因此,可采用S型热电偶测量炉内温场分布,费用虽高,但较准确。
(4)绝缘电阻高温下氧化物的电阻率将随温度的升高呈指数降低,分流误差的大小主要取决于高温部分的绝缘性能,绝缘电阻越低,越容易产生分流误差。
当绝缘电阻增加10倍或减少至1/10时,其分流误差也随之减少至1/10或增大10倍。
为了减少分流误差,应尽可能采用直径粗的铠装热电偶,增加绝缘层厚度。
如果上述措施无效时,只好采用装配式热电偶。