文档介绍：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。热电偶结构虽然简单,但在使用中仍然会出现各种问题,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。为提高测量精确度,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操作技能,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,在这里较详细地介绍热电偶的测量误差及其注意事项。 二 测量误差的主要影响因素1. 插入深度的影响(1)测温点的选择热电偶安装位置,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。(2)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,插入可浅一些,具体数值应由实验确定。2. 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30min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1s,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。Δθ=Δθ0exp(-t/t) (1)式中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℃t——测量时间,sτ——时间常数,sε——自然对数的底()因此,当t=τ时,则Δθ=Δθ0/,如果当t=2τ时,则Δθ=Δθ0/。当被测对象温度以一定速度α(k/s或℃/s)上升或下降时,经过足够时间后,所产生的响应误差可用下式表示:Δθ∞=-ατ(2)式中Δθ∞—经过足够时间后,测温元件引起的误差由式(2)可以看出,响应误差与时间常数(τ)成正比。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。3. 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。