热电偶的正确使用及测量误差
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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。
热电偶测量误差分析一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B连接起来,构成一个闭合回路,就构成热电偶。
如图1所示。
温度t端为感温端称为测量端,温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB(t,t0),因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应".这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示:EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0)式中 EAB(t,t0)-热电偶的热电势;EAB(t)-温度为t时工作端的热电势;EAB(t0)-温度为t0时冷端的热电势。
从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。
要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质:质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不论材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。
这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。
中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。
这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。
同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。
中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB(t,to)等于热电偶在连接点温度为(t,tn)和(tn,to)时相应的热电势EAB(t,tn)和EAB(tn,to)的代数和,其中tn为中间温度。
热电偶测量误差分析一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B连接起来,构成一个闭合回路,就构成热电偶。
如图1所示。
温度t端为感温端称为测量端,温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB〔t,t0〕,因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应".这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示:EAB〔t,t0〕=EAB〔t〕-EAB〔t0〕式中 EAB〔t,t0〕-热电偶的热电势;EAB〔t〕-温度为t时工作端的热电势;EAB〔t0〕-温度为t0时冷端的热电势。
从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB〔t,t0〕和知道EAB〔t0〕就可得到EAB〔t〕,将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。
要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质:质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不管材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。
这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。
中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种〔或多种〕均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。
这条定律说明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。
同时还说明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。
中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB〔t,to〕等于热电偶在连接点温度为〔t,tn〕和〔tn,to〕时相应的热电势EAB〔t,tn〕和EAB〔tn,to〕的代数和,其中tn为中间温度。
热电偶检定项目及方法热电偶是一种常用的温度测量仪器,其工作原理是利用两个不同金属的接触产生的热电势来测量温度。
为了确保热电偶的准确度和可靠性,在使用前需要进行检定。
本文将介绍热电偶的检定项目及方法。
一、检定项目1. 热电势测量误差:热电偶的主要测量参数是热电势,检定时需要测量热电偶输出的电压,并与标准温度计进行比较,计算其测量误差。
2. 热电偶线性度:线性度是指热电偶输出电压与温度之间的关系是否符合线性特性。
检定时需要在不同温度下测量热电偶的热电势,并绘制热电势-温度曲线,通过分析曲线的直线度来评估热电偶的线性度。
3. 热电偶响应时间:响应时间是指热电偶从温度变化到输出电压稳定所需的时间。
检定时需要在不同温度下进行温度变化,并记录热电偶输出电压的变化过程,通过分析输出电压的稳定时间来评估热电偶的响应时间。
4. 热电偶温度漂移:温度漂移是指热电偶在长时间使用后,输出电压的变化情况。
检定时需要将热电偶长时间暴露在恒定温度环境中,并记录输出电压的变化情况,通过分析电压的漂移程度来评估热电偶的温度漂移。
二、检定方法1. 热电势测量误差检定:将热电偶与一个标准温度计同时插入一个恒温槽中,分别记录两者输出的电压值。
然后计算热电偶的测量误差,即热电偶输出电压与标准温度计的电压差。
2. 热电偶线性度检定:选取几个不同温度点,在每个温度点上测量热电偶的输出电压,并记录下来。
然后根据这些数据绘制热电势-温度曲线,通过分析曲线的直线度来评估热电偶的线性度。
3. 热电偶响应时间检定:将热电偶置于一个恒定温度中,然后突然改变温度,记录热电偶输出电压的变化过程。
通过分析输出电压的稳定时间来评估热电偶的响应时间。
4. 热电偶温度漂移检定:将热电偶长时间暴露在一个恒定温度环境中,并记录输出电压的变化情况。
通过分析电压的漂移程度来评估热电偶的温度漂移。
通过以上检定项目及方法,可以评估热电偶的准确度和可靠性。
在实际应用中,可以根据检定结果进行校正或更换热电偶,以确保温度测量结果的准确性。
热电偶的使用方法及校准步骤热电偶作为一种常用的温度测量仪器,广泛应用于工业生产、科研实验、医疗设备等领域。
它通过测量两个不同金属导线的温差来确定温度,具有测量范围广、响应速度快、稳定性高等优点。
下面将介绍热电偶的使用方法及校准步骤。
首先,我们需要了解热电偶的构成和工作原理。
热电偶由两个不同金属导线(通常为铂-铑导线)组成,两个导线的接点形成了一个测量点,该测量点可以暴露在需要测温的环境中。
当温度发生变化时,两个导线之间产生的温差会引起热电势的变化,根据热电势的变化可以确定温度值。
在使用热电偶之前,我们需要将其连接到测温设备上。
连接时要确保导线接触紧密,并避免出现接触不良或短路等情况,这样可以保证温度测量的准确性。
同时,要将热电偶的冷端(即导线的另一端)与冷源连接,以确保冷端温度的稳定。
在实际应用中,我们需要注意保护热电偶的接触点,以免受到撞击或腐蚀等影响。
此外,应尽量避免在高温或强电磁场等环境中使用热电偶,以免损坏或影响测温的准确性。
热电偶的校准是保证测温准确性的重要步骤。
校准过程中,我们通常需要使用标准温度源,通过比较热电偶测得的温度值和标准温度源给出的温度值,确定热电偶的测量误差。
校准步骤如下:1. 准备标准温度源和测温设备。
标准温度源可以是精确的温度计或已知温度的环境,测温设备可以是多功能温度计或专用仪表。
2. 将热电偶和温度计连接在一起,保证连接牢固,并确认设备处于正常工作状态。
3. 将标准温度源的温度值设置为目标校准温度。
待温度稳定后,记录标准温度源给出的温度值。
4. 同时记录热电偶给出的温度值,注意确保测量过程中的稳定性。
可以多次测量并取平均值,以提高准确性。
5. 比较热电偶测量值和标准温度源的给出值,计算出测量误差。
6. 如果测量误差较大,可以进行校准调整。
校准调整的方法有两种:一种是调整温度计的零点偏差,即将测得的温度值与标准温度源的值进行对比,修正零点误差;另一种是调整温度计的灵敏度,即通过控制热电偶输入电压或电流大小来修正温度计的灵敏度。
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。
热电偶的正确使用及测量误差热电偶的正确使用及测量误差东北大学(沈阳110004)王魁汉东大三建(沈阳110004)王楠东大三建(沈阳110004)王柏忠摘要:热电偶是一种最简单﹑最普通的温度传感器。
在使用时不注意,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。
关键词:响应时间;热辐射;分流误差; K状态;热电偶劣化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正确使用及测量误差。
2.测量误差的主要影响因素1)插入深度的影响∙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。
∙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。
∙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30mi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,表1,2给出装配式与铠装式热电偶响应时间的实验结果,可供参考[1]。
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。
表1K型热电偶响应时间表2铠装热电偶响应时间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(Tw4 - Tt4 )(2—3)式中σ—斯忒藩—波尔兹常数ε—发射率Tt—热电偶的温度 , KTw—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-Tt)(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:Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/αА(2—5)对于单位面积而言其误差为Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/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Tw ,尽可能接近热电偶的温度Tt 另外,在安装时还应注意:∙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;∙热电偶最好带有热辐射遮蔽套。
∙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∙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。
∙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∙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。
∙分流误差产生的条件将铠装热电偶(如图1)所示,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3)。
图1典型的分流误差举例(实验值)图2 K型热电偶短程有序结构变化影响的实验结果表3铠装热电偶产生分流误差的条件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。
∙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。
∙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℃。
∙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。
∙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。
(5) 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。