Kā termiskās izplešanās efekti ietekmē termopāra precizitāti?

Termiskā izplešanās ir fiziska pamata parādība, kurai ir liela ietekme uz termopāru precizitāti karsto kanālu sistēmās. Tā kā veidņu sastāvdaļas tiek uzkarsētas no apkārtējās vides līdz apstrādes temperatūrai (parasti 200–400 grādi), materiāli izplešas ar dažādu ātrumu, mainot termopāru izvietojumu un saskares apstākļus. Šie efekti ir jāsaprot, lai varētu precīzi noteikt temperatūru.

Diferenciālās paplašināšanas mācības

Dažādiem materiāliem, ko izmanto karstās teknes konstrukcijā, ir dažādi termiskās izplešanās koeficienti (CTE). Tērauda termiskās izplešanās koeficients ir aptuveni 11-13 µm/m grādu. Termopāra apvalku materiāliem (nerūsējošajam tēraudam vai Inconel) ir līdzīgi koeficienti, lai gan tie nav vienādi. Magnija oksīda izolācijai apvalka iekšpusē ir izteiktas izplešanās īpašības. Sistēmai uzkarstot, dažādie komponenti izplešas ar atšķirīgu ātrumu, izraisot mehānisku spriegumu, kas ietekmēs mērīšanas savienojuma pozīciju un kontakta spiedienu.

Termopāra montāžas efekts

Izplešanās ietekmē sensoru uzstādīšanu, kas uzstādīti ar kompresijas piederumiem vai atsperu{0}}ierīcēm. Veidnes tēraudam izplešoties, montāžas caurums pārvietojas attiecībā pret termopāra galu. Ja atsperes gājiens nav pietiekams, uzgalis var zaudēt kontaktu ar cauruma dibenu, radot gaisa spraugu, kas izolē sensoru un rada zemas temperatūras rādījumus. Tomēr pārāk liela izplešanās var saspiest termopāri, tādējādi sabojājot iekšējos savienojumus. Paredzētajā termiskās izplešanās diapazonā ir nepieciešama pareiza atsperes priekšslodze.

Ietekme uz krustojuma vietas mērījumu

Siltuma izplešanās ietekmē mērīšanas savienojuma pozīciju attiecībā pret siltuma avotu. Ja termopāris atrodas aksiāli izplešanās sprauslā, sensora gals var pārvietoties attiecībā pret sildītāja vietu. Atrašanās vietas maiņa maina reģistrēto temperatūru, virzoties uz sildītāju, rādījums palielinās, bet attālināšanās samazina to. Šī ietekme var būt acīmredzama fiksētu sildītāju un kustīgu sprauslu gadījumā.

Ietekme uz kontaktspiedienu un termisko pretestību

Termiskā izplešanās izraisa kontaktspiediena izmaiņas starp termopāra galu un izmērīto virsmu. Atkarībā no konstrukcijas komponentu izplešanās laikā termisko kontaktu var uzlabot (palielināts termiskais kontakts) vai pasliktināt (samazināts termiskais kontakts). Sensoriem izurbtajos caurumos izplešanās var nostiprināt vai atslābināt piemērotību. Izmantojot sensorus ar mērgredzeniem, izplešanās ietekmē iespīlēšanas spiedienu. dažāds kontaktspiediens izraisa dažādu termisko pretestību, kā rezultātā rodas mērījumu novirze un nestabilitāte.

Atlīdzības plāni

Ir vairāki veidi, kā samazināt termiskās izplešanās sekas. Izmantojiet atsperes termopārus ar pietiekamu gājienu (parasti 2–4 mm), lai saglabātu kontaktu visā izplešanās diapazonā. Izmantojiet līdzīgus CTE montāžas materiālus. Izstrādājiet montāžas ģeometrijas, lai saglabātu nepārtrauktu kontakta spiedienu izplešanās laikā. Svarīgām lietojumprogrammām izmantojiet daudzus sensorus dažādās vietās, lai noteiktu paplašināšanās izraisītas izmaiņas un piemērotu programmatūras pielāgošanu.

Stabilitāte Ilgtermiņa{0}}

Termopāra stiprinājums tiek pakāpeniski pārveidots, veicot atkārtotu termisko ciklu laika gaitā. Katrs cikls var nedaudz mainīt sensora pozīciju vai pasliktināt kontakta kvalitāti. Šļūdes atsperu mehānismi laika gaitā samazina priekšslodzi. Regulāras sensoru novietojuma un kontaktu kvalitātes apkopes pārbaudes novērš ilgstošas- novirzes izplešanās efektu dēļ.

Termopāra un savienojuma kabeļa diferenciālā paplašināšana

Termiskā izplešanās ietekmē arī termopāra savienojumu ar tā pagarinājuma kabeli. Ražošanas laikā savienotāja apgabals ir pakļauts temperatūras svārstībām, kas var izraisīt izplešanos un saraušanos, kā rezultātā savienojumi var kļūt vaļīgi. Lai palielinātu uzticamību, tiek izmantoti savienotāji ar pozitīviem bloķēšanas mehānismiem un konstrukcijām ar temperatūras kompensāciju. Kabeļa kustība izplešanās dēļ ir atļauta ar deformācijas samazināšanas cilpām.

Praktiski ieteikumi paplašināšanās seku mazināšanai

Vienmēr uzstādiet termopārus istabas temperatūrā, ļaujot izplesties. Izmēriet saspiesto garumu darba temperatūrā, lai testa braucienu laikā novērotu kompresijas atslēgšanos. Veiciet ievietošanas dziļuma pārbaudi apkopes laikā, lai regulāri pārbaudītu sensora novietojumu. Lai aizsargātu savienotāja integritāti, izmantojiet bloķēšanas savienojumus, kas paredzēti darba temperatūrai. Ja jums ir prasīga lietojumprogramma, apskatiet bezvadu termopārus, kas pilnībā novērš kabeļa augšanas ietekmi.