试分析热电偶校验中,产生误差的主要原因?如何克服?

如题所述

试分析热电偶校验中,产生误差的主要原因:热电偶基本误差、冷端温度变化误差及配用显示、控制仪表的误差等。这些误差虽然具有随机性,但可按允许误差计算。 

热电偶冷端温度补偿误差。工业应用中不可能将冷端保持在0摄氏度,就是在实验室条件下也可能有波动。采用补偿导线,以ef表示。采用冷端补偿电桥,以ec表示显示仪表误差。显示仪表产生的误差,以ed表示。显示仪表的误差根据仪表的精度等级得出。

误差校准

(1)用于300℃以上热电偶各点的校准,在管形电炉中与标准铂铑一铂热电偶比较进行。

(2)对于贵金属热电偶,应使用无水酒精浸过的脱脂棉理直热电极,套上氧化铝绝缘管,绝缘管的两孔对应极性不可互换。绝缘管后露出部分应套上塑料管。廉价金属热电偶可套绝缘瓷珠。

(3)为保证标准热电偶热电势的稳定,确保量值传递准确可靠,标准热电偶必须用保护管加以保护。保护管一般选用石英管或氧化铝管,其直径约为6~8mm,长度约为400mm。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2023-06-16

从热电偶的基本工作原理、具体的使用方法和生产制作过程中存在的问题等方面进行深入分析,得到了热电偶温度计量产生误差的主要原因,在热电偶的制作和使用中,传感器插入位置与深浅、热电偶对温度的响应时间、环境对热电偶的热辐射、热阻抗改变、热电偶丝不均质等都是产生计量误差的主要因素,因此提升温度计量的准确度要从上述因素中减小和避免。

一.热电偶热电特性不稳定所引起的误差

热电偶温度计经过一段时间使用,受其使用的环境影响,其本身的热电性能将会产生一定的变化,则该热电偶温度计计量得到的温度与真实温度有一定的偏离。影响热电偶稳定性的主要因素有:

(1)被测物对热电偶电极的污染和腐蚀;

(2)热电极受外力作用而产生的变形所引起的形变应力;

(3)感温电极在高温下微观结构晶粒发生变化;

(4)热电极受暴露在空气中发生氧化等。

二.热电偶不均匀性的影响

热电偶的均匀性是指热电偶热电极材料的均匀程度。如果热电偶中的两个热电极材料是均匀的,则热电偶回路产生的热电势和两端温度差呈正相关,而与沿热电极长度的温度梯度无关。

三.测量温度点的选择

选择合适的测温点时安装热电偶时十分重要的考虑因素,选择具有代表性的测温点,对于整个生产环境具有特殊的意义。位置选择不当,则控制和计量将毫无意义。在测量点,热电偶插入的深度也对温度测量产生影响,当外部环境和被测物温度存在温度差时,热电偶上测量的温度会随着传感器的延长而与外界环境产生热交换,继而带来计量误差。由于环境温度千变万化,这种温度误差是不可估量的。除了由于插入深浅发生热传导引入的误差以外,热电偶外部保护管材质也会引入测量误差。例如金属材质的保护管,其导热性能较好,因此在测量过程中需要将其插入更深以避免热量损失。对于陶瓷材质的保护管,则需要将其插入浅一些。

四.响应时间的影响

只有被测对象和测温元件温度一致时,测温元件的温度才能稳定,此时二者达到热平衡,这是接触法测温的基本原理。被测对象和测温元件温度达到一致需要一定时间来实现,该时间的长短,主要由测温元件的热响应性能决定,即热响应时间。热响应时间受传感器的结构和计量条件影响,通过实验,不同条件下的响应时间差别很大。静止的气态介质,两者需要持续接触30分钟以上才能达到温度平衡,如静态的液体,温度平衡时间将缩短到5分钟。

在实际工程应用中,被测对象的温度经常是处于不断变化的状态,瞬间变化的时间很短,因此对传感器的要求也相对较高,一般要求其响应能力为ms级别。如响应能力不足,则出现测量滞后现象。因此选择传感器要选择响应速度快的。计量端直径是影响响应速度的重要因素。如果偶丝较细,则响应时间较短。

五.热辐射的影响

当用热电偶测量炉中温度时,炉内高温物体对热电偶的热辐射,会引起热电偶温度升高。如果炉内的气体假定为透明的,热电偶和炉壁之间的温差比较大时,那么能量交换之后也会带来测温方面的误差。增加热传导能够有效地降低这部分误差,让炉壁的温度和热电偶温度接近。

六.热阻抗增加的影响

当热电偶处于高温的工况环境下,气态被测介质会将保护管表层灰尘烧熔,引起保护管热阻抗增加。如果介质是熔体,那么在操作中会出现炉渣的沉淀的炉渣会增加热电偶响应时间,指示温度方面会变低。因此定期检查或不定时地抽检热电偶的工作状态,能够及时地发现热电偶产生的异常,减少测量误差。

七.热电偶丝不均质引起误差

根据上述测量原理,当热电偶的偶丝均质时,根据均质回路定则,长度对计量的结果没有影响。而实际情况是,厂家在进行偶丝生产时,通常会因为温度等原因,导致偶丝粗细不均,呈竹节状,甚至出现严重的打卷现象。另外在后期的加工中会出现其他问题,对热电偶进行的反复加工,会让热电偶出现畸变从而失去均质。在进行测温工作时,很多偶丝位于高温区,如果不具备均值性,且环境温度变化,那么热电偶局部就会出现寄生热电动势,从而引入误差。

八.热惰性引入的误差

热电偶测温过程实际上是热电偶与被测介质间热交换过程,需要一定的时间达到热平衡,由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时,甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。

当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。为了准确地测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管,比如高灵敏度的铠装热电偶,采用变径技术的小惰性热电偶产品。在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。

本回答被网友采纳
相似回答