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熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應(yīng)注意如下幾個問題:

1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶冷端與工作端兩端溫度函數(shù)的差;

2、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);

3、當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

用途:用于測量各種溫度物體,測量范圍極大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酒精、水銀溫度計。它適用于煉鋼爐、煉焦?fàn)t等高溫地區(qū),也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。

常見溫差電序如下:

Bi-Ni-Co-K-Rb-Ca-Pd-Na-Hg-Pr-Ta-Al-Mn-Pb-Sn-Cs-W-Tl-In-Ir-Ag-Re——Cu-Au-Cd-Zn-Mo-Ce-Li-Fe-Sb-Ge-Te-Se。

首先熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡可能保持垂直,以防止保護套管在高溫下產(chǎn)生變形,但在有流速的情況下,則必須迎著被測介質(zhì)的流向插入,以保證測溫元件與流體的充分接觸以保證其測量精度。

另外熱電偶和熱電阻應(yīng)盡量安裝在有保護層的管道內(nèi),以防止熱量散失。其次當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負(fù)壓管道中時,必須保證測量處具有良好的密封性,以防止外界冷空氣進入,使讀數(shù)偏低。

當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時,熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應(yīng)向上,入線口應(yīng)向下,以避免雨水或灰塵進入接線盒,而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內(nèi)的接線影響其測量精度。

應(yīng)經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計各處的接線情況,特別是熱電偶溫度計由于其補償導(dǎo)線的材料硬度較高,非常容易從接線柱脫離造成斷路故障,因此要接線良好不要過多碰動溫度計的接線并經(jīng)常檢查,以獲得正確的測量溫度。

熱電偶安裝時應(yīng)放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo管影響被測溫度,熱電偶應(yīng)浸入所測流體之中,深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測量固體溫度時,熱電偶應(yīng)當(dāng)頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導(dǎo)熱誤差減至最小,應(yīng)減小接點附近的溫度梯度。

當(dāng)用熱電偶測量管道中的氣體溫度時,如果管壁溫度明顯地較高或較低,則熱電偶將對之輻射或吸收熱量,從而顯著改變被測溫度。這時,可以用一輻射屏蔽罩來使其溫度接近氣體溫度,采用所謂的屏罩式熱電偶。

選擇測溫點時應(yīng)具有代表性,例如測量管道中流體溫度時,熱電偶的測量端應(yīng)處于管道中流速最大處。一般來說,熱電偶的保護套管末端應(yīng)越過流速中心線。

熱電偶在對待測物質(zhì)進行測溫時,位置的選擇十分的重要,對其精確度影響較大。一旦位置安裝不對,插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn),熱電偶工作誤差就會隨之增大。而且由于沒同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同,應(yīng)用熱電偶時,要對插入深度進行校正與調(diào)整,并反得試驗來確度深度,否則誤差控制很難到位。

2、熱輻射以及導(dǎo)熱問題

熱輻射范圍較大,會對正在測量的熱電偶測量端產(chǎn)生輻射熱影響,成為測量誤差的來源之一。而導(dǎo)熱誤差則是熱電偶本身構(gòu)造所形成的,其導(dǎo)體導(dǎo)熱隨著長度的變化會出現(xiàn)溫度差,使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。

3、熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題

熱電偶的動態(tài)響應(yīng)問題是指熱電偶進入待測物質(zhì)后,其指示值響應(yīng)時間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時間。熱電偶是插入式測溫,需要測量端與待測物溫度無偏差,才能進行電信號的轉(zhuǎn)化。因此,這種響應(yīng)時間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構(gòu)造和使用環(huán)境溫度條件所影響。靜止測量時,熱電偶靈敏度高,準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測物質(zhì)溫度是動態(tài)變化狀態(tài)時,熱電偶或無法與這種變化保持同步,就會產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)誤差,使每一時刻的測量值出現(xiàn)偏差。

4、測量系統(tǒng)漏電引起的問題

熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷,如絕緣層老化開裂而漏電,溫度差形成的熱電流損失,熱電勢受影響,導(dǎo)致測量端出示的溫度值與實際溫度存在溫差誤差,甚至出現(xiàn)測量值無法顯示的故障。

熱電偶測溫,位置和深選擇至關(guān)重要。為保證測量準(zhǔn)確,要對待測環(huán)境進行數(shù)據(jù)采集分析總結(jié),尋找最佳的檢測點來消除測溫誤差,從而達(dá)到溫度監(jiān)測和控制的作用。對于最佳的插入深度,要從熱電偶本身結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和保護材質(zhì)、密封性等方面綜合考慮,進行深度檢測實線并總結(jié)數(shù)據(jù)變化規(guī)律,利用其它工具對其進行分析,從而將最佳深度數(shù)據(jù)確定下來。

對于測量環(huán)境的不同,熱電偶插入深度確定同樣需要實驗確定,才能有效避免測溫誤差超差問題的出現(xiàn)。

2、熱輻射及導(dǎo)熱問題的修正

熱輻射誤差修正方法如下:一是通過對流形式來降低輻射熱;二是通過隔離措施控別熱交換。

3、熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題的修正

熱電偶動態(tài)響應(yīng)強弱是其靈敏性的表現(xiàn)。提高靈敏性,才能加快熱響應(yīng)速度。可以從加快熱傳感響應(yīng)速度和調(diào)小滯后時間兩方面來校正。研究結(jié)果表明,熱電偶熱響應(yīng)越快,其接點體積越細(xì)小,接觸面越大。

因此,進行校正時,可以改變檢測端外形,使熱電偶接點體積精細(xì)化,還要與待測液的接觸面積增大,從而縮小熱電偶的熱響應(yīng)滯后時間。此外,采用導(dǎo)熱性能強,熱響應(yīng)快的材質(zhì)作熱電偶傳感器,將動態(tài)響應(yīng)誤差降至安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),才能將熱電偶的最佳性能發(fā)揮出來。

4、測量系統(tǒng)漏電問題的修正

熱電偶測溫系統(tǒng)有電流變,絕緣層容易老化,必須定期維護、檢查和保養(yǎng),才能避免漏電誤差。此外,還可增大熱電偶直徑,加厚保護層等方法來避免誤差超差。

2、合理選用冷端補償器。

3、插入深度經(jīng)確定不要隨意更改,與被測物質(zhì)接觸距離在10cm以內(nèi),保證插入部位為中央部位。

4、熱電偶的使用環(huán)境要均衡,避免忽冷忽熱損傷防瓷骨保護管。

5、設(shè)有保護裝置的熱電偶必須帶保護裝置進行作業(yè)。

6、熱電偶保護裝置要及時保養(yǎng)維護,發(fā)現(xiàn)變薄、開焊、腐蝕等情況立即更換。

7、熱電偶接線要按照圖紙進行,特別需要注意的是補償導(dǎo)線的正、負(fù)極。

8、特別注意保護補償導(dǎo)線,防刮傷、折斷和電磁干擾等。