Termopāra mērījumu kļūdas un piesardzības pasākumi

Kopsavilkums: termopāri ir viens no vienkāršākajiem un visizplatītākajiem temperatūras sensoriem. Tomēr, ja lietošanas laikā to neuztver nopietni, tas var radīt lielākas mērījumu kļūdas. Ņemot vērā esošās problēmas, galvenie faktori, kas ietekmē mērījumu kļūdas, ir termopāra ievietošanas dziļums, reakcijas laiks, termiskais starojums un termiskā pretestība, kā arī nevienmērīgi termopāra vadi, plūsmas kļūdas bruņu termopāros, K-tipa termopāru selektīva oksidācija, K-stāvoklis. , darbības atmosfēra, izolācijas pretestība un termopāru degradācija. Lietošanas laikā jāievēro piesardzības pasākumi. Lai uzlabotu mērījumu precizitāti un pagarinātu termopāru kalpošanas laiku, tas zināmā mērā ir noderīgi.
iepazīstināt
Esošajās temperatūras mērīšanas sistēmās visbiežāk izmantotais temperatūras sensors - termopāris tās vienkāršās uzbūves dēļ bieži tiek sajaukts ar "termopāri ar diviem vadiem, kas savienoti ar skapi", taču patiesībā tā nav. Lai gan termopāru uzbūve ir vienkārša, joprojām pastāv dažādas problēmas, kas var rasties lietošanas laikā. Piemēram, nepareiza uzstādīšana vai lietošana var izraisīt lielākas mērījumu kļūdas, un pat kvalificēta termopāra pārbaude var būt saistīta ar nepareizu darbību un kļūmēm, piemēram, karburizāciju reducējošā atmosfērā. Ja to neuztver nopietni, K veida termopāri var arī pārsniegt pielaides selektīvās oksidācijas dēļ.
Lai uzlabotu mērījumu precizitāti, samazinātu mērījumu kļūdas un pagarinātu termopāru kalpošanas laiku, lietotājiem ir nepieciešamas ne tikai instrumentu darbības prasmes, bet arī zināšanas fizikā, ķīmijā un materiālos. Pamatojoties uz daudzu gadu praksi un detalizētāku atsauci uz attiecīgo informāciju, termopāru mērījumu kļūdas un to preventīvie pasākumi.
2. Termopāra vadu neviendabīguma efekts
(1) Pats termopāra materiāls ir nevienmērīgs
Termopāri tiek testēti mērījumu telpā, un saskaņā ar noteikumiem ievietošanas dziļums testēšanas krāsnī ir tikai 300mm. Tāpēc katra termopāra testa rezultāti var atspoguļot vai atspoguļot tikai uzvedību, sākot no 300 mm gara termopāra stieples mērījuma. Tomēr, ja termopāra garums ir garš, lielākā daļa dubulto vadu atrodas augstas temperatūras zonā. Ja termopāra stieple ir viendabīga, saskaņā ar vienotas cilpas noteikumu mērījumu rezultāti nav atkarīgi no garuma. Tomēr nevienmērīgi termopāra vadi, īpaši zemas kvalitātes metāla termopāra vadi, temperatūras gradientu ietekmē var radīt lokālus termoelektriskos elektromotoros spēkus, kas pazīstami kā parazitārie elektromotori. Kļūdu, ko izraisa parazitārais potenciāls, sauc par neviendabīguma kļūdu.
Esošajās dārgmetālu un mazleģēto termopāru validācijas programmās termopāru neviendabīgums vēl nav nodrošināts, un tikai termopāra stieples standartos termopāra vadiem ir dažas nevienmērīgas prasības. Aprēķiniet termisko elektromotora spēku, izmantojot testēšanas metodi no galvas līdz astei. Parastās termopāra stieples ražotnes rada nevienmērīgu termoelektrisko elektromotora spēku saskaņā ar valsts standartiem, lai atbilstu produktu prasībām.
(2) Termopāra vadi ir izgatavoti no dažādiem materiāliem
Jaunās sistēmas termopāriem, pat ja nevienmērīgs termiskais EMF var atbilst prasībām, atkārtota apstrāde var izraisīt apstrādāto liekto termopāru kropļojumus, kas zaudēs viendabīgumu. Turklāt, ilgstoši izmantojot pāra numurus vadus augstā temperatūrā, piemēram, rūpnieciskajās krāsnīs ievietotus termopārus, tie noārdīsies vai pat savienosies garā vada virzienā. Paaugstinoties temperatūrai, degradācija palielināsies. Ja komponents atrodas vietā, kur temperatūras gradients samazinās, tā var arī radīt elektromotora spēku, kas tiek uzlikts kopējam termiskajam EML parazitāro mērījumu kļūdu dēļ.

3. Bruņoto termopāru šunta kļūda
(1) Novirzīšanas kļūda
Huaju Group karburēšanas krāsns, kas aprīkota ar bruņu termopāriem, ir atļauta tikai vienu nedēļu. Lai noskaidrotu iemeslus, autors devās uz objektu, lai veiktu pārbaudi un nekonstatēja nekādas novirzes, tāpēc viņiem bija jāņem testu rezultāti no mērījumu telpas un tie tika atzīti par kvalificētiem. Kas tad par problēmu? Visbeidzot, pamatojoties uz uzstādīto termopāru raksturlielumiem uz vietas, tika konstatēts, ka problēmu izraisīja nepareiza bruņu termopāru novirzīšana.
Tā saukto šunta kļūdu mēra, izmantojot bruņotos termopārus. Kad termopāra vidusdaļas temperatūra pārsniedz 800 grādus C, izolācijas pretestības samazināšanās dēļ termopāris norāda uz anomālu parādību, ko sauc par šunta kļūdu. Saskaņā ar vienotas ķēdes principu termopāra temperatūras mērīšana ir saistīta tikai ar temperatūru abos mērījumu galos un atskaites galos, un tas nav atkarīgs no temperatūras sadalījuma vidū. Taču, ņemot vērā to, ka bruņu termopāru izolācija ir MgO pulveris, temperatūra paaugstinās par 100 grādiem C, un izolācijas pretestība samazinās par lielumu. Kad vidējā daļa ir augstā temperatūrā, ir jābūt noplūdes strāvai, kā rezultātā termopāra izejas potenciālā rodas atzarojuma kļūda.
(2) Novirzīšanas kļūdas nosacījumi
Krāsnī ievietots bruņotais termopāris, specifikācijas un eksperimentālie apstākļi: diametrs ф 4.8mm, garums 25m, ar centrālās apkures zonas garumu 20m un temperatūru 1000 grādi. Šajā eksperimentā temperatūras starpība starp termopāra mērījumu un vidējo sekciju ir 200 grādi. Ja temperatūra mērīšanas galā ir augstāka par vidējo daļu, radīsies negatīva kļūda; Gluži pretēji, tiek ģenerēta pozitīva kļūda. Ja temperatūras starpība starp abiem ir 200 ° C, novirzes kļūda ir aptuveni 100 ° C. To nevar ignorēt, jo tādi faktori kā šunta kļūdas apstākļi un bruņu termopāru tips un diametrs [2]
Novirzīšanas kļūdas ietekmējošie faktori un pretpasākumi
Ir nepieciešams izprast novirzīšanas kļūdu ietekmējošos faktorus un veikt atbilstošus pasākumus, lai samazinātu vai novērstu novirzīšanas kļūdu ietekmi. Rezultāti liecina, ka bruņu termopāru šunta kļūdu izraisa augsta temperatūra.
(1) Bruņu termopāra diametrs
K tipa bruņu termopāriem ar garumu 9m (MgO izolācija) tiek apsildīta tikai termopāra vidusdaļa. Eksperimenta rezultāti liecina, ka novirzīšanas kļūdas lielums ir apgriezti proporcionāls tās diametra kvadrātsaknei (diametrs ir pārāk mazs, lai ievērotu šo noteikumu), kas nozīmē, ka jo mazāks diametrs, jo lielāka novirzes kļūda.
Ja centrālā temperatūra pārsniedz 800 grādus, ф 3,2 mm bruņu termopāri var radīt šunta kļūdas. Taču ф 6.4mm un ф Kad 8mm bruņu termopāra vidējā temperatūra ir 900 grādi, šunta kļūda vēl nav konstatēta. apmēram ф 6.4mm (karstās līnijas diametrs Φ 1.4mm) un ф 8mm (sildīšanas stieples diametrs ir ф 2.0mm bruņu termopāris ģenerē diametru, ja temperatūra vidusdaļā ir 1100 grādi ф 8mm bruņu termopāra. Novirzīšanas kļūda ir tikai ф Puse no 6,4 mm. Vērtība (50%) ir tuvu divu bruņu termopāru stieples diametra kvadrātam (1,42/2,02), kā arī elektroda stieples diametra kvadrātveida attiecībai, kas ir stieples elektroda pretestības attiecība. Tāpēc, lai samazinātu novirzīšanas kļūdas, jāizvēlas bruņotā termopāra diametrs.

(2) Vidējās sekcijas temperatūra
Ja temperatūra vidusdaļā pārsniedz 800 grādus, var būt novirzes kļūda, un tās lielums pieaugs eksponenciāli, palielinoties temperatūrai. Tāpēc, izņemot mērīšanas galu, pēc iespējas jāizvairās no citām daļām virs 800 grādiem.
1) Apkures zonas garums un novietojums vidējā daļā
Ja temperatūra sildīšanas zonas vidū ir augstāka par 800 grādiem, jo ​​garāka ir apkures zona un jo tālāk no mērījuma gala, jo lielāka ir novirzīšanas kļūda. Tāpēc sildīšanas sloksnes garumam jābūt pēc iespējas īsākam, un to nedrīkst sildīt no mērīšanas gala, lai samazinātu novirzīšanas kļūdas.
(3) Termopāra vadu pretestība
Ja termopāra apvalka diametrs ir vienāds, šunta kļūda palielināsies, palielinoties termopāra stieples pretestībai. Tāpēc labāk ir izmantot nelielas pretestības termopāra vadus. Piemēram, salīdzinot ar K tipa termopāriem, S tipa bruņu termopāri ar vienādu diametru samazinās šunta kļūdu par 40%. Tāpēc S-veida termopārus var izmantot, lai izmērītu krāsns temperatūras lauka sadalījumu, kas ir dārgs, bet precīzāks.
(4) Izolācijas pretestība
Augstās temperatūrās oksīdu pretestība eksponenciāli samazinās, palielinoties temperatūrai. Šunta kļūda galvenokārt ir atkarīga no augstas temperatūras komponentu izolācijas īpašībām. Jo zemāka ir izolācijas pretestība, jo vieglāka ir šunta kļūda. Kad izolācijas pretestība palielinās par 10 reizēm vai samazinās līdz 1/10, šunta kļūda samazināsies līdz 1/10 vai 10 reizēm. Lai samazinātu novirzīšanas kļūdas, pēc iespējas vairāk jāizmanto bruņu termopāri, lai palielinātu izolācijas biezumu. Ja iepriekš minētie pasākumi ir neefektīvi, jāizmanto samontēti termopāri.
5. Īsā diapazonā sakārtotas struktūras izmaiņas (K stāvoklis)
K veida termopāri temperatūras diapazonā 250 grādi -600 grādi, to mikrostruktūras izmaiņu dēļ veido neliela attāluma sakārtotas struktūras, kas var ietekmēt termoelektrisko potenciālu un kļūdu, ko sauc par K stāvokli [3]. Šī ir unikāla Ni Cr sakausējuma režģa maiņa. Ja Cr saturs ir 5-30% robežās, atomu režģī notiek sakārtota traucējumu pāreja. Kļūdas, ko izraisa Cr satura un temperatūras izmaiņas. Sildiet K veida termopāri no 300 grādiem līdz 800 grādiem un noņemiet to 50 grādu punktā, lai izmērītu potenciālu. Pie 450 grādiem maksimālā novirze sasniedz 4 grādus, un 350-600 grādu diapazonā tā ir pozitīva novirze. K-stāvokļa klātbūtnes dēļ K veida termopāru temperatūras paaugstināšanās vai dzesēšanas testa rezultāti ir pretrunīgi. Tāpēc zemo izmaksu termopāra pārbaudes programmā ir skaidri norādīts, ka testa secība ir: temperatūras pārbaude punkts punktā no zemas temperatūras līdz augstai temperatūrai. Turklāt 400 grādu testa punktā ne tikai siltuma pārneses efekts ir vājš un ir grūti sasniegt termisko līdzsvaru, bet tas notiek arī K stāvokļa kļūdas maksimālā diapazonā. Tāpēc rūpīgi izvērtējiet, vai punkts ir kvalificēts.
Neliela attāluma sakārtotu strukturālo izmaiņu parādība Ni Cr sakausējumos pastāv ne tikai K tipa, bet arī E tipa termopāru pozitīvajā elektrodā. Tomēr E-tipa termopāris ir tikai 2/3 no K tipa kā variācijas. Īsāk sakot, K stāvoklis ir saistīts ar temperatūru un laiku, un novirze ievērojami mainīsies, mainoties temperatūras sadalījumam vai termopāra pozīcijai. Ir grūti precīzi novērtēt novirzes lielumu.