Pareiza termopāru izvēle un mērījumu kļūdu iemesli

Termopāri kā viens no svarīgiem sensoriem temperatūras mērīšanā rūpnieciskās automatizācijas kontroles jomā ir devis lielu ieguldījumu temperatūras mērīšanā dažādās nozarēs. To plaši izmanto automatizētas temperatūras kontroles jomā dažādās nozarēs, pateicoties tās vienkāršajai struktūrai, precīzai temperatūras mērīšanai, plašam mērījumu diapazonam un ērtai apkopei. Tomēr tas notiek tieši tāpēc, ka pašam termopāram ir vienkārša struktūra, un to ir viegli uzstādīt un izmantot, ka atlases procesa laikā bieži tiek ignorēta tādu galveno parametru kā indeksēšanas skaita un ievietošanas dziļuma izvēle, kā rezultātā lietošanas laikā tiek rādītas mērījumu kļūdas un pat termopāra bojājumi. Turklāt mērījumu kļūdas, ko izraisa virkne problēmu, piemēram, temperatūras kompensācija, termiskās reakcijas laiks, termiskā pretestība un termopāra sadalīšanās mērīšanas procesa laikā, ir radījusi arī ievērojamas nepatikšanas un pat nopietnus ekonomiskus zaudējumus faktiskajiem lietotājiem. Pirms pieaugošā uzsvara uz instrumentu drošību, mērījumu precizitāti, kalpošanas laiku un stabilitāti mūsdienu rūpnieciskās automatizācijas kontrolē, liels skaits pētnieku un termisko instrumentu inženieru ir veikuši plašu pētījumu par termopāru temperatūras mērīšanas precizitāti, pielāgojamību un temperatūras mērīšanas struktūru. Pamatojoties uz to, sākot no termopāru atlases un praktiskās pielietošanas, šajā rakstā analizē un ir aprakstīts, kā izvēlēties dažādu mēroga zīmju pielāgojamību un temperatūras mērījumu diapazonus, termopāru izvēli, temperatūras mērīšanas punktu pozīciju izvēli un to, kā pareizi izvēlēties termopāru ievietošanas dziļumu. Tajā pašā laikā tika veikta analīze par mērījumu kļūdām, ko izraisa temperatūras kompensācija, termiskās reakcijas laiks, termiskā pretestība un termopāra noārdīšanās termopāru lietošanas laikā un šķīdumi. Es ceru, ka tas var būt noderīgs pareizajam temperatūras mērīšanai un termopāru ilgtermiņa mērīšanai.
1. Termopāru izvēle
Termopāri tiek plaši izmantoti to vienkāršās darbības dēļ, bet sākotnējā atlases procesā lielāka uzmanība bieži tiek pievērsta parametriem, kas saistīti ar termopāra uzstādīšanu un drošību, piemēram, uzstādīšanas saskarni un piedurknes materiāla spiediena izturības līmeni. Tomēr var viegli ignorēt pielāgošanās spēju, temperatūras mērījumu diapazonu un termopāru ievietošanas dziļumu, kas ietekmē temperatūras mērīšanas rezultātus.
1.1 Termopāra indeksa numura izvēle
Termopāra indeksēšanas skaita izvēli parasti nosaka, pamatojoties uz izmērītās vides darba temperatūru. Parasti saskaņā ar temperatūras mērījumu diapazonu dažādiem termopāriem un faktiskiem lietojumiem mēs aptuveni sadalām termopārus trīs kategorijās: vidēji zemā temperatūrā, vidējā augstā temperatūrā un augstas temperatūras indeksēšanas termopāros. Zemāk ir analīze un diskusija par to, kā izvēlēties termopārus šiem trim temperatūras mērījumu diapazoniem.
1.1.1 Vidējas un zemas temperatūras termopāru izvēle
Ja to izmanto zemas temperatūras mērīšanai ({-200 grāds ~ +350 grāds), var izvēlēties T mēroga termopāru. Vidējas un zemas temperatūras mērīšanai (-40 grāds ~ +700 grāds) var izvēlēties EJ skalas termopāru. Tomēr, ņemot vērā faktu, ka TJ skalas termopāra pozitīvie elektrodi ir izgatavoti no tīriem vara un tīriem dzelzs materiāliem, produkta ražošanas un lietošanas laikā tos viegli oksidē, tāpēc tos nevar izmantot temperatūras mērīšanai oksidēšanas vidē. Temperatūras mērīšanai oksidējošā vidē ieteicams izmantot e-mēroga termopāru. E-indeksa termopārs ne tikai aptver J-indeksa termopāra temperatūras mērījumu diapazonu, bet arī ar lielu termoelektrisko potenciālu izvadi, augstu jutīgumu, labu stabilitāti un labāku oksidācijas izturību nekā TJ indeksa termopāram. To var izmantot oksidēšanā un inertā gāzes vidē, bet to nevar tieši izmantot sērā un samazināt gāzes vidi augstā temperatūrā. Tā rezultātā būs ievērojamas kļūdas E-indeksa termopāra termoelektriskajā potenciālā vienveidībā.
1.1.2. Vidējas un augstas temperatūras termopāru izvēle
K. N-grādi termopārs pašreizējā tirgū ir plaši izmantots lētu metālu termopārs, ko galvenokārt izmanto temperatūras mērīšanai vidējās un augstas temperatūras zonās (-40 grāds ~ +1200 grāds). Starp tiem K indeksa termopāri aizņem absolūtu tirgus daļu, pateicoties to labajai linearitātei, lielajam termoelektriskajam potenciālam, augstu jutīgumam, labai stabilitātei un vienveidībai, spēcīgai oksidācijas izturībai un zemai cenai. N-indeksa termopārs ir jaunākais starptautiski standartizēts termopārs, kas veiksmīgi pārvar divus svarīgus K-indeksa termopāra trūkumus, proti, nestabilo termoelektrisko potenciālu, ko izraisa neliela diapazona sakārtotā niķeļa hroma sakausējuma režģis no 300 grādiem un 500 grādiem; Termiskā elektriskā potenciāla nestabilitāte, ko izraisa niķeļa hroma sakausējuma preferenciāla oksidācija aptuveni 800 grādos. Tās visaptverošā veiktspēja ir pārāka par K-indeksa termopāriem, padarot to par daudzsološu attīstības termopāru. Tomēr būtisks N pakāpes termopāru trūkums ir lielā nelineārā kļūda zemas temperatūras diapazonā (-200 grāds ~ 400 grādos) un grūti un grūti izgatavojams materiāls.
1.1.3. Augstas temperatūras termopāru izvēle
S R. B līmeņa termopāru sauc par dārgmetāla termopāru, jo tā pozitīvie un negatīvie elektrodi ir izgatavoti no platīna un platīna rodija sakausējuma. Tas ir termopārs, kas piemērots mērīšanai augstas temperatūras apgabalos (800 grādi ~ 1600 grādi). Ieteicamā ilgtermiņa lietošanas temperatūra S un R mēroga termopāriem ir (800 grādi ~ 1300 grādi), un ieteicamā ilgtermiņa lietošanas temperatūra B mēroga termopāriem ir (800 grādi ~ 1600 grādi). Sakarā ar augstas temperatūras mērīšanas precizitāti, labo stabilitāti, plašo temperatūras mērījumu diapazonu un augstas temperatūras augšējo robežu, šie dārgmetāla termopāri ar dažādiem absolventiem tiek plaši izmantoti augstas temperatūras mērījumu lietojumos virs 1000 grādiem, piemēram, metalurģija, stikls, keramika un citas nozares. Nepilnības ietver zemu termoelektrisko potenciālu, zemu jutīgumu, samazinātu mehānisko izturību augstā temperatūrā, augsta jutība pret piesārņojumu un dārgi dārgmetālu materiāli, kā rezultātā rodas liels vienreizējs ieguldījums. Bet kopumā dārgmetālu termopāri joprojām ir galvenais temperatūras mērīšanas spēks augstas temperatūras apgabalos. Nepārtraukti uzlabojot termopāra ražošanas tehnoloģiju, tie var efektīvi aizsargāt elektrodu vadus no piesārņojuma augstā temperatūrā un uzlabot produktu kalpošanas laiku.