Ralat pengukuran termokopel dan langkah berjaga-jaga

Abstrak: Termokopel adalah salah satu penderia suhu yang paling mudah dan biasa. Walau bagaimanapun, jika tidak diambil serius semasa penggunaan, ia boleh menyebabkan ralat pengukuran yang lebih besar. Memandangkan isu sedia ada, faktor utama yang mempengaruhi ralat pengukuran termasuk kedalaman pemasukan termokopel, masa tindak balas, sinaran haba dan galangan haba, serta wayar termokopel yang tidak sekata, ralat aliran dalam termokopel berperisai, pengoksidaan terpilih termokopel jenis K, keadaan K. , suasana operasi, rintangan penebat, dan degradasi termokopel. Langkah berjaga-jaga harus diambil semasa penggunaan. Untuk meningkatkan ketepatan pengukuran dan memanjangkan hayat perkhidmatan termokopel, ia sedikit sebanyak membantu.
memperkenalkan
Dalam sistem pengukuran suhu sedia ada, sensor suhu yang paling biasa digunakan - termokopel, kerana strukturnya yang mudah, sering disalah anggap sebagai "termokopel dengan dua wayar yang disambungkan ke kabinet", tetapi pada hakikatnya, ia tidak. Walaupun struktur termokopel adalah mudah, masih terdapat pelbagai masalah yang mungkin timbul semasa penggunaan. Contohnya, pemasangan atau penggunaan yang salah boleh menyebabkan ralat pengukuran yang lebih besar, malah ujian termokopel yang layak mungkin disebabkan oleh operasi dan kegagalan yang tidak betul, seperti pengkarbonan dalam suasana yang mengurangkan. Jika tidak diambil serius, termokopel jenis K juga mungkin melebihi had terima disebabkan oleh pengoksidaan terpilih.
Untuk meningkatkan ketepatan pengukuran, mengurangkan ralat pengukuran dan memanjangkan hayat perkhidmatan termokopel, pengguna dikehendaki bukan sahaja mempunyai kemahiran pengendalian instrumen, tetapi juga pengetahuan dalam fizik, kimia dan bahan. Berdasarkan amalan bertahun-tahun dan rujukan yang lebih terperinci kepada maklumat yang berkaitan, ralat pengukuran termokopel dan langkah pencegahannya.
2. Kesan heterogeniti wayar termokopel
(1) Bahan termokopel itu sendiri tidak sekata
Termokopel diuji di dalam bilik ukuran, dan mengikut peraturan, kedalaman pemasukan ke dalam relau ujian hanya 300mm. Oleh itu, keputusan ujian setiap termokopel hanya boleh mencerminkan atau mencerminkan tingkah laku bermula daripada pengukuran dawai termokopel sepanjang 300mm. Walau bagaimanapun, apabila panjang termokopel panjang, kebanyakan wayar berganda berada dalam zon suhu tinggi. Jika wayar termokopel adalah seragam, mengikut peraturan gelung seragam, keputusan pengukuran adalah bebas daripada panjang. Walau bagaimanapun, wayar termokopel yang tidak sekata, terutamanya wayar termokopel logam gred rendah, boleh menjana daya gerak elektrik termoelektrik tempatan di bawah kecerunan suhu, yang dikenali sebagai daya gerak elektrik parasit. Ralat yang disebabkan oleh potensi parasit dipanggil ralat heterogenitas.
Dalam program pengesahan sedia ada untuk logam berharga dan termokopel aloi rendah, kepelbagaian termokopel belum lagi disediakan, dan hanya dalam piawaian wayar termokopel sahaja wayar termokopel mempunyai beberapa keperluan yang tidak sekata. Kira daya gerak elektrik haba menggunakan kaedah ujian kepala ke ekor. Loji pengeluaran wayar termokopel konvensional menjana daya gerak elektrik termoelektrik yang tidak sekata mengikut piawaian kebangsaan untuk memenuhi keperluan produk.
(2) Wayar termokopel diperbuat daripada bahan yang berbeza
Untuk termokopel sistem baru, walaupun EMF terma yang tidak sekata dapat memenuhi keperluan, pemprosesan berulang boleh menyebabkan herotan termokopel bengkok yang diproses, yang akan kehilangan keseragaman. Selain itu, disebabkan penggunaan jangka panjang wayar bernombor genap pada suhu tinggi, seperti termokopel yang dimasukkan ke dalam relau industri, mereka akan merendahkan atau bahkan wayar sepanjang arah wayar panjang. Apabila suhu meningkat, degradasi akan meningkat. Apabila komponen berada di tempat di mana kecerunan suhu berkurangan, Ia juga boleh menjana daya gerak elektrik yang ditindih pada jumlah EMF haba disebabkan oleh ralat pengukuran parasit.

3. Ralat Shunt termokopel berperisai
(1) Kesilapan lencongan
Relau pengkarbonan Kumpulan Huaju yang dilengkapi dengan termokopel berperisai hanya dibenarkan selama seminggu. Untuk meneroka sebabnya, penulis pergi ke tapak untuk pemeriksaan dan mendapati tiada keabnormalan, jadi mereka terpaksa mengambil keputusan ujian dari bilik ukuran dan mendapati mereka layak. Jadi apa masalahnya? Akhirnya, berdasarkan ciri-ciri di tapak termokopel yang dipasang, didapati bahawa masalah itu disebabkan oleh pengalihan termokopel berperisai yang salah.
Apa yang dipanggil ralat shunt diukur menggunakan termokopel berperisai. Apabila suhu bahagian tengah termokopel melebihi 800 darjah C, disebabkan oleh penurunan rintangan penebat, termokopel menunjukkan fenomena yang tidak normal, yang dipanggil ralat shunt. Mengikut prinsip litar seragam, pengukuran suhu termokopel hanya berkaitan dengan suhu di kedua-dua hujung pengukuran dan rujukan, dan tidak bergantung pada taburan suhu di tengah. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh fakta bahawa penebat termokopel berperisai adalah serbuk MgO, suhu meningkat sebanyak 100 darjah C, dan rintangan penebat berkurangan mengikut urutan magnitud. Apabila bahagian tengah berada pada suhu tinggi, mesti ada arus bocor, mengakibatkan ralat percabangan dalam potensi keluaran termokopel.
(2) Keadaan ralat lencongan
Termokopel berperisai dimasukkan ke dalam relau, spesifikasi dan keadaan eksperimen: diameter ф 4.8mm, panjang 25m, dengan panjang zon pemanasan pusat 20m dan suhu 1000 darjah . Dalam eksperimen ini, perbezaan suhu antara ukuran termokopel dan bahagian tengah ialah 200 darjah . Jika suhu pada hujung pengukur lebih tinggi daripada bahagian tengah, ralat negatif akan berlaku; Sebaliknya, ralat positif dihasilkan. Jika perbezaan suhu antara keduanya ialah 200 darjah C, ralat lencongan adalah kira-kira 100 darjah C. Ini tidak boleh diabaikan, kerana faktor seperti keadaan ralat shunt dan jenis dan diameter termokopel berperisai [2]
Faktor-faktor yang mempengaruhi dan tindakan balas ralat lencongan
Adalah perlu untuk memahami faktor-faktor yang mempengaruhi ralat lencongan dan mengambil langkah yang sesuai untuk mengurangkan atau menghapuskan kesan ralat lencongan. Keputusan menunjukkan bahawa ralat shunt termokopel berperisai disebabkan oleh suhu tinggi.
(1) Diameter termokopel berperisai
Untuk termokopel berperisai jenis K dengan panjang 9m (penebat MgO), hanya bahagian tengah termokopel dipanaskan. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa magnitud ralat lencongan adalah berkadar songsang dengan punca kuasa dua diameternya (diameter terlalu kecil untuk mematuhi peraturan ini), yang bermaksud bahawa lebih kecil diameter, lebih besar ralat lencongan.
Apabila suhu pusat melebihi 800 darjah , ф 3.2mm termokopel berperisai boleh menghasilkan ralat shunt. Walau bagaimanapun, ф 6.4mm dan ф Apabila suhu tengah termokopel berperisai 8mm ialah 900 darjah , ralat shunt belum dikesan lagi. kira-kira ф 6.4mm (diameter talian panas Φ 1.4mm) dan ф 8mm (diameter dawai pemanasan ialah ф Termokopel berperisai 2.0mm menghasilkan diameter apabila suhu di bahagian tengah ialah 1100 darjah ф 8mm termokopel berperisai. Ralat pengalihan hanya ф Separuh daripada 6.4mm. Nilai (50%) adalah berhampiran persegi diameter wayar dua termokopel berperisai (1.42/2.02), serta nisbah persegi diameter wayar elektrod, iaitu nisbah rintangan elektrod wayar. Oleh itu, untuk mengurangkan ralat lencongan, diameter termokopel berperisai harus dipilih.

(2) Suhu bahagian tengah
Jika suhu di bahagian tengah melebihi 800 darjah, mungkin terdapat ralat lencongan, dan saiznya akan meningkat secara eksponen dengan peningkatan suhu. Oleh itu, kecuali untuk hujung pengukur, bahagian lain harus dielakkan melebihi 800 darjah sebanyak mungkin.
1) Panjang dan kedudukan zon pemanasan di bahagian tengah
Apabila suhu di tengah zon pemanasan lebih tinggi daripada 800 darjah, semakin lama zon pemanasan dan semakin jauh dari penghujung pengukuran, semakin besar ralat lencongan. Oleh itu, panjang jalur pemanasan hendaklah sesingkat mungkin dan tidak boleh dipanaskan dari hujung pengukur untuk mengurangkan ralat lencongan.
(3) Rintangan wayar termokopel
Apabila diameter termokopel bersarung adalah sama, ralat shunt akan meningkat apabila rintangan wayar termokopel bertambah. Oleh itu, lebih baik menggunakan wayar termokopel rintangan kecil. Sebagai contoh, berbanding termokopel jenis K, termokopel perisai jenis S dengan diameter yang sama akan mengurangkan ralat shunt sebanyak 40%. Oleh itu, termokopel jenis S boleh digunakan untuk mengukur taburan medan suhu relau, yang mahal tetapi lebih tepat.
(4) Rintangan penebat
Pada suhu tinggi, kerintangan oksida berkurangan secara eksponen dengan peningkatan suhu. Ralat shunt terutamanya bergantung pada ciri-ciri penebat komponen suhu tinggi. Semakin rendah rintangan penebat, semakin mudah ralat shunt. Apabila rintangan penebat meningkat sebanyak 10 kali atau berkurangan kepada 1/10, ralat shunt akan berkurangan kepada 1/10 atau 10 kali ganda. Untuk mengurangkan ralat lencongan, termokopel berperisai harus digunakan sebanyak mungkin untuk meningkatkan ketebalan penebat. Jika langkah di atas tidak berkesan, termokopel yang dipasang mesti digunakan.
5. Perubahan struktur tertib jarak pendek (keadaan K)
Termokopel jenis K, dalam julat suhu 250 darjah -600 darjah, membentuk struktur tersusun jarak pendek disebabkan perubahan dalam struktur mikronya, yang boleh menjejaskan potensi dan ralat termoelektrik, yang dikenali sebagai keadaan-K [3]. Ini adalah perubahan kekisi unik aloi Ni Cr. Apabila kandungan Cr berada dalam julat 5-30%, terdapat peralihan gangguan tertib dalam kekisi atom. Ralat yang disebabkan oleh perubahan dalam kandungan dan suhu Cr. Panaskan termokopel jenis K dari 300 darjah hingga 800 darjah dan keluarkannya pada titik 50 darjah untuk mengukur potensi. Pada 450 darjah , sisihan maksimum mencapai 4 darjah, dan dalam julat 350-600 darjah, sisihan positif. Disebabkan kehadiran keadaan-K, kenaikan suhu atau keputusan ujian penyejukan termokopel jenis K adalah tidak konsisten. Oleh itu, ia dinyatakan dengan jelas dalam program pengesahan termokopel kos rendah bahawa urutan ujian ialah: titik ujian suhu demi titik dari suhu rendah ke suhu tinggi. Di samping itu, pada titik ujian 400 darjah, bukan sahaja kesan pemindahan haba yang lemah dan sukar untuk mencapai keseimbangan terma, tetapi ia juga berlaku dalam julat maksimum ralat keadaan K. Oleh itu, berhati-hati menilai sama ada mata itu layak.
Fenomena perubahan struktur tersusun jarak dekat dalam aloi Ni Cr bukan sahaja wujud dalam jenis K tetapi juga dalam elektrod positif termokopel E-jenis. Walau bagaimanapun, termokopel E-jenis hanya 2/3 daripada jenis K sebagai variasi. Ringkasnya, keadaan K berkaitan dengan suhu dan masa, dan sisihan akan sangat berubah apabila taburan suhu atau kedudukan termokopel berubah. Sukar untuk menilai dengan tepat magnitud sisihan.