熱電偶測(cè)量誤差和注意事項(xiàng) - 2019-05-06- 在現(xiàn)有的溫度測(cè)量系統(tǒng)中，常用的溫度傳感器 - 熱電偶，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常被誤認(rèn)為是“熱電偶兩線，連接到溫控箱”，實(shí)際上并非如此。雖然熱電偶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在使用中仍會(huì)存在各種問(wèn)題。例如：安裝或使用不當(dāng)，會(huì)造成較大的測(cè)量誤差，甚至合格的熱電偶測(cè)試都會(huì)因操作不當(dāng)，使用失敗，如在還原氣氛中滲碳，如果不注意，K型熱電偶會(huì)由于選擇性氧化，也超出了耐受性。為了提高測(cè)量精度，減少測(cè)量誤差，延長(zhǎng)熱電偶的使用壽命，要求用戶不僅要具備儀器操作技能，還應(yīng)具備物理，化學(xué)和材料等知識(shí)。根據(jù)多年的實(shí)踐，更詳細(xì)地參考相關(guān)信息，熱電偶的測(cè)量誤差及其預(yù)防措施。? 2.熱電偶線異質(zhì)性影響（1）熱電偶材料本身不均勻熱電偶在測(cè)量室測(cè)試中，按規(guī)則插入測(cè)試爐的深度僅為300mm。因此，每個(gè)熱電偶測(cè)試結(jié)果，特別是只能反映或反映測(cè)量開始時(shí)的300mm長(zhǎng)熱電偶線的行為，然而，當(dāng)熱電偶的長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，大多數(shù)雙線在高溫區(qū)，如果熱電偶線是均勻的，那么根據(jù)均勻的環(huán)路規(guī)則，測(cè)量結(jié)果與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。但是，熱電偶導(dǎo)線不均勻，特別是低等級(jí)金屬熱電偶導(dǎo)線均勻性差，而在溫度梯度的場(chǎng)合，則局部會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)稱為寄生電位。在現(xiàn)有的貴金屬，低合金熱電偶驗(yàn)證程序中，熱電偶的不均勻性尚未規(guī)定，僅在熱電偶線標(biāo)準(zhǔn)中，熱電偶線有一些不均勻的要求。采用頭對(duì)尾試驗(yàn)方法計(jì)算熱電動(dòng)勢(shì)。常規(guī)熱電偶線生產(chǎn)廠，按標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)不均勻的熱電動(dòng)勢(shì)，以滿足產(chǎn)品的要求。（2）熱電偶絲采用異種制成對(duì)于新系統(tǒng)的熱電偶，即使不均勻的熱電動(dòng)勢(shì)能夠滿足要求，但反復(fù)加工，彎曲熱電偶變形導(dǎo)致加工，會(huì)失去均勻性，并且在高溫下使用長(zhǎng)期熱電偶因均勻?qū)Ь€，如：插入工業(yè)爐的熱電偶將沿著絲綢的劣化方向的長(zhǎng)度，并隨著溫度的升高，惡化程度增強(qiáng)，當(dāng)部件在溫度梯度下退化的地方，也會(huì)產(chǎn)生寄生蟲在測(cè)量誤差中發(fā)生疊加在總熱EMF中的電動(dòng)勢(shì)。筆者在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些熱電偶在計(jì)量部門合格產(chǎn)品（大多數(shù)是金屬熱電偶）的實(shí)踐中使用不合格。然后返回測(cè)量部門仍然合格，這主要是由雙線異質(zhì)性引起的。生產(chǎn)熱電偶技術(shù)人員有個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，熱電偶故障率也隨著其長(zhǎng)度的增加而增加。受熱電偶線的異質(zhì)性影響?？傊?，寄生電動(dòng)勢(shì)的異質(zhì)性引起的誤差，取決于熱電偶線本身，異質(zhì)性程度和溫度梯度大小，其定量極其困難。3.鎧裝熱電偶的誤差（1）分流錯(cuò)誤瓦軸集團(tuán)的鎧裝熱電偶滲碳爐，不允許一周。為探究原因，筆者前往現(xiàn)場(chǎng)檢查，但未發(fā)現(xiàn)異常情況，不得不從爐灶上取下測(cè)量室檢測(cè)結(jié)果合格。所以有什么問(wèn)題？根據(jù)熱電偶現(xiàn)場(chǎng)安裝的特點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是鎧裝熱電偶分流誤差造成的。所謂的分流誤差即用鎧裝熱電偶測(cè)量的溫度，當(dāng)熱電偶中間部分溫度超過(guò)800°C時(shí)，由于其絕緣電阻降低，熱電偶指示異?，F(xiàn)象，稱為分流誤差。根據(jù)均勻回路原理，熱電偶溫度測(cè)量?jī)H與測(cè)量端和參考端兩端的溫度有關(guān)，與中間溫度分布無(wú)關(guān)。但是，由于鎧裝熱電偶絕緣是MgO粉末，溫度上升100°C，絕緣電阻下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)中間部分高溫時(shí)，必須有漏電流，導(dǎo)致熱電偶輸出潛在的分流錯(cuò)誤。（2）分流錯(cuò)誤情況將鎧裝熱電偶插入爐膛水平，規(guī)格和實(shí)驗(yàn)條件：直徑ф4.8mm，長(zhǎng)度25m，加熱區(qū)中間部分長(zhǎng)度20m，溫度1000℃。在本實(shí)驗(yàn)中，熱電偶測(cè)量與中間部分溫差為200℃。如果測(cè)量結(jié)束溫度高于中間部分，則產(chǎn)生負(fù)誤差; 相反，產(chǎn)生正誤差。如果兩者之間的溫差為200°C，則分流誤差約為100°C。這不容忽視，分流誤差條件和鎧裝熱電偶類型和直徑等因素[2]4.調(diào)車誤差的影響因素及對(duì)策有必要了解分流誤差的影響因素，并采取相應(yīng)的對(duì)策來(lái)減少或消除分流誤差的影響。結(jié)果表明，鎧裝熱電偶的分流誤差是由高溫引起的。（1）鎧裝熱電偶直徑對(duì)于長(zhǎng)度為9 m的K型鎧裝熱電偶（MgO絕緣），只有熱電偶的中間部分被加熱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分流誤差的大小與其直徑的平方根成反比（直徑太小，不符合此規(guī)則），即直徑越細(xì)，分流誤差越大。當(dāng)中間部分溫度高于800℃時(shí)，對(duì)于ф3.2mm鎧裝熱電偶會(huì)產(chǎn)生分流誤差。但是，ф6.4mm和ф8mm鎧裝熱電偶，當(dāng)中間部分溫度為900℃時(shí)，尚未發(fā)現(xiàn)分流誤差。對(duì)于ф6.4mm（熱絲直徑Φ1.4mm）和ф8mm（加熱絲直徑ф2.0mm）的鎧裝熱電偶，中間部分溫度為1100℃時(shí)，產(chǎn)生直徑為ф8mm的鎧裝熱電偶。分流誤差僅為ф6.4mm的一半。該值（50％）近視在兩個(gè)鎧裝熱電偶線徑方形（1.42 / 2.02），和電極線直徑的平方比，即線電極的電阻比。因此，為了減小分流誤差，應(yīng)選擇鎧裝熱電偶直徑的直徑。（2）中間部分的溫度如果中間部分溫度超過(guò)800℃，可能會(huì)出現(xiàn)分流誤差，其大小會(huì)隨溫度升高而呈指數(shù)增加。因此，除測(cè)量端外，其他部分應(yīng)盡可能避免超過(guò)800℃。1）加熱區(qū)中間部分的長(zhǎng)度和位置當(dāng)加熱區(qū)溫度高于800℃的中間部分時(shí)，加熱區(qū)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，離測(cè)量側(cè)越遠(yuǎn)，分流誤差越大。因此，加熱帶的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，并且不要從測(cè)量端加熱以減少分流誤差。（3）熱電偶線的電阻當(dāng)護(hù)套熱電偶直徑相同時(shí)，分流誤差將隨著熱電偶線電阻的增加而增加。因此，使用小電阻熱電偶線更好。例如，與K型熱電偶相比，具有相同直徑的S型鎧裝熱電偶將分流誤差降低了40％。因此，S型熱電偶可用于測(cè)量爐溫場(chǎng)分布，成本高，但更準(zhǔn)確。（4）絕緣電阻在高溫下，氧化物的電阻率隨溫度的升高呈指數(shù)下降。分流誤差主要取決于高溫部分的絕緣特性。絕緣電阻越低，分流誤差越容易。當(dāng)絕緣電阻增加10倍或減小到1/10時(shí)，分流誤差將減少到1/10或10倍。為減少分流誤差，應(yīng)盡可能使用盡可能厚的鎧裝熱電偶，增加絕緣厚度。如果上述措施無(wú)效，不得不使用組裝熱電偶。5.短程有序結(jié)構(gòu)變化（K態(tài)）K型熱電偶在250℃-600℃的溫度范圍內(nèi)，由于其微觀結(jié)構(gòu)的變化，形成短程有序結(jié)構(gòu)，它會(huì)影響熱電勢(shì)和誤差，這就是所謂的K態(tài)[3]。它是Ni-Cr合金獨(dú)特的晶格變化。當(dāng)Cr含量在5-30％的范圍內(nèi)時(shí)，存在原子晶格的有序無(wú)序轉(zhuǎn)變。由于Cr含量和溫度的變化引起的誤差。將K型熱電偶從300℃加熱至800℃并在50℃的溫度下取出以測(cè)量電位。450℃至450℃的大偏差在350-600℃范圍內(nèi)，均為正偏差。因?yàn)镵態(tài)存在，使K型熱電偶溫升或冷卻試驗(yàn)結(jié)果不一致，所以在低成本熱電偶驗(yàn)證程序中明確規(guī)定了測(cè)試順序：從低溫到高溫的逐點(diǎn)溫度測(cè)試。而且，在400℃的試驗(yàn)點(diǎn)，不僅傳熱效果差，難以達(dá)到熱平衡，而且恰好處于K態(tài)誤差大范圍。因此，判斷這一點(diǎn)是否合格是明智的。Ni-Cr合金的短程有序結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象不僅存在于K型，而且存在于E型熱電偶正極中。但是，E型熱電偶只有K型的2/3作為變化量?？傊?，K狀態(tài)與溫度，時(shí)間有關(guān)，當(dāng)溫度分布或熱電偶位置發(fā)生變化時(shí)，偏差會(huì)發(fā)生很大變化。很難準(zhǔn)確評(píng)估偏差的大小。? 上一條: 屏蔽控制電纜 - 電源線發(fā)生火災(zāi)的原因 下一條: 不同材料的耐磨熱電偶耐磨頭 相關(guān)行業(yè)知識(shí) 如何選用包裝機(jī)熱切刀熱壓模具用單頭電熱管熱熔機(jī)熱熔設(shè)備專用單頭電熱管加熱棒加熱絲如何選擇高溫使用的單頭電熱管加熱棒電熱絲如何選用小管直徑微型單頭電熱管加熱棒加熱絲如何設(shè)計(jì)和計(jì)算單頭電熱管加熱棒電熱絲功率單頭電熱管加熱棒的發(fā)熱區(qū)設(shè)計(jì)和選擇單頭電熱管使用注意事項(xiàng)購(gòu)買不銹鋼單頭電熱管參數(shù)范圍怎么選擇合適的單頭電熱管廠家?guī)?nèi)置熱電偶及單頭電熱管加熱棒結(jié)構(gòu)和選型屏蔽控制電纜 - 電源線發(fā)生火災(zāi)的原因韓國(guó)第六代多功能電熱鍋怎么樣補(bǔ)償電纜 - 電線和電纜的簡(jiǎn)單分類熱流道系統(tǒng)的組成和應(yīng)用關(guān)于熱流道塑料模具的設(shè)計(jì)程序熱流道系統(tǒng)是怎么分類的熱流道的原理分析與區(qū)別什么時(shí)候安裝地暖最好什么是熱流道導(dǎo)熱油爐排氣流程 相關(guān)產(chǎn)品 外接線單頭法蘭加熱棒低壓高功率單頭電熱管探針式熱電偶橢圓形陶瓷加熱塊PT100探頭直角直接出線機(jī)械電熱管油炸鍋扁形電熱管烤魚爐電加熱管電烤魚機(jī)不銹鋼單頭單端發(fā)熱管鐵氟龍加熱管 耐高溫耐酸堿防腐蝕螺旋電熱管帶J型熱電偶筒式加熱器 外接線單頭法蘭加熱棒低壓高功率單頭電熱管探針式熱電偶橢圓形陶瓷加熱塊PT100探頭直角直接出線機(jī)械電熱管油炸鍋扁形電熱管烤魚爐電加熱管電烤魚機(jī)不銹鋼單頭單端發(fā)熱管鐵氟龍加熱管 耐高溫耐酸堿防腐蝕螺旋電熱管帶J型熱電偶筒式加熱器