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WRN-230熱電偶的測量誤差分析大揭秘

閱讀：389 發(fā)布時間：2017-9-13

WRN-230熱電偶是一種簡單﹑普通的溫度傳感器?？墒侨绻谑褂弥胁蛔⒁?，也會引起較大測量誤差。針對當(dāng)前存在的問題，詳細(xì)探討影響測量誤差的主要因素：熱電偶插入深度﹑響應(yīng)時間﹑熱輻射及熱阻抗等，指出熱電偶絲不均質(zhì)﹑鎧裝熱電偶分流誤差﹑K型熱電偶的選擇性氧化﹑K狀態(tài)﹑使用氣氛﹑絕緣電阻及熱電偶劣化等在使用中應(yīng)注意事項。對提高測量精度，延長熱電偶壽命，有一定幫助。

WRN-230熱電偶在現(xiàn)有的測溫系統(tǒng)中，常用的溫度傳感器—熱電偶，因其結(jié)構(gòu)簡單，往往被誤認(rèn)為“熱電偶兩根線，接上完事”，其實并非如此。熱電偶的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但在使用中仍然會出現(xiàn)各種問題。例如：安裝或使用方法不當(dāng)，將會引起較大的測量誤差，甚至檢定合格的熱電偶也會因操作不當(dāng)，在使用時不合格，在滲碳等還原性氣氛中，如果不注意，K型熱電偶也會因選擇性氧化而超差。

為了提高測量精度，減少測量誤差，延長熱電偶使用壽命，要求使用者不僅應(yīng)具備儀表方面的操作技能，而且還應(yīng)具有物理、化學(xué)及材料等多方面知識。作者根據(jù)多年實踐，并參閱有關(guān)資料較詳細(xì)地介紹熱電偶的測量誤差及其注意事項。

1、熱電偶絲不均質(zhì)影響

a、熱電偶材質(zhì)本身不均質(zhì)

熱電偶在計量室檢定時，按規(guī)程要求，插入檢定爐內(nèi)的深度只有300mm。因此每支熱電偶的檢定結(jié)果，確切的說只能體現(xiàn)或主要體現(xiàn)出從測量端開始300mm長偶絲的熱電行為，然而，當(dāng)熱電偶的長度較長時，則大部分偶絲處于高溫區(qū)，如果熱電偶絲是均質(zhì)的，那么依據(jù)均質(zhì)回路定則，測量結(jié)果與長度無關(guān)。然而，熱電偶絲并非均質(zhì)，尤其是廉金屬熱電偶絲其均質(zhì)性較差，又處于具有溫度梯度的場合，那么其局部將產(chǎn)生熱電動勢，該電動勢稱為寄生電勢。由寄生電勢引起的誤差稱為不均質(zhì)誤差。

在現(xiàn)有的貴金屬、廉金屬熱電偶檢定規(guī)程中，對熱電偶的不均質(zhì)尚未作出規(guī)定，只有在熱電偶絲材標(biāo)準(zhǔn)中，對熱電偶絲的不均勻性有一定要求。對廉金屬熱電偶采用首尾檢定法求出不均勻熱電動勢。正規(guī)熱電偶絲材生產(chǎn)廠，均按國家標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)出不均勻熱電動勢符合要求的產(chǎn)品。

b、熱電偶絲經(jīng)使用后產(chǎn)生的不均質(zhì)

對于新制的熱電偶，即使是不均勻熱電動勢能滿足要求，但是，反復(fù)加工、彎曲致使熱電偶產(chǎn)生加工畸變，也將失去均質(zhì)性，而且使用中熱電偶長期處于高溫下也會因偶絲的劣化而引起熱電動勢變化，例如：插入工業(yè)爐中的熱電偶，將沿偶絲長度方向發(fā)生劣化，并隨溫度增高，劣化增強(qiáng)，當(dāng)劣化的部分處于具有溫度梯度的場所，也將產(chǎn)生寄生電動勢疊加在總熱電動勢中而出現(xiàn)測量誤差。

在實踐中發(fā)現(xiàn)有的熱電偶經(jīng)計量部門檢定合格的產(chǎn)品（多為廉金屬熱電偶）到現(xiàn)場使用時卻不合格。再返回到計量部門檢定仍然合格，其中主要原因是偶絲不均質(zhì)引起的。生產(chǎn)熱電偶的技術(shù)人員都切身體會到，熱電偶的不合格率也隨其長度的增加而增加。皆是受熱電偶絲材不均質(zhì)的影響?？傊?，由不均質(zhì)即寄生電動勢引起的誤差，取決于熱電偶絲自身的不均質(zhì)程度及溫度梯度的大小，對其定量極其困難。

2、鎧裝熱電偶的分流誤差

a、分流誤差

瓦軸集團(tuán)滲碳爐用鎧裝熱電偶，僅使用一周不準(zhǔn)了。為探討原因，作者曾到現(xiàn)場考察，但未發(fā)現(xiàn)異常，只好從爐子上取下來經(jīng)計量室檢定結(jié)果合格。那么問題何在呢？后，根據(jù)該支熱電偶的現(xiàn)場安裝特點(diǎn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，上述問題是鎧裝熱電偶的分流誤差造成的。

所謂分流誤差即用鎧裝熱電偶測量爐溫時，當(dāng)熱電偶中間部位有超過800°C的溫度分布存在時,因其絕緣電阻下降，熱電偶示值出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，稱為分流誤差。依據(jù)均質(zhì)回路定則，用熱電偶測溫只與測量端與參考端兩端溫度有關(guān)，與中間溫度分布無關(guān)?？墒怯捎阪z裝熱電偶的絕緣物是粉末狀MgO，溫度每升高100°C，其絕緣電阻下降一個數(shù)量級，當(dāng)中間部位溫度較高時，必定有漏電流產(chǎn)生，致使在熱電偶輸出電勢中有分流誤差出現(xiàn)。

b、分流誤差產(chǎn)生的條件

將鎧裝熱電偶水平插入爐內(nèi)，其規(guī)格及實驗條件為：直徑ф4.8mm,長度為25m,中間部位加熱帶的長度為20m，溫度為1000℃。本次實驗中，熱電偶的測量端與中間部位的溫差為200℃。如果測量端溫度高于中間部位，則產(chǎn)生負(fù)誤差；相反，則產(chǎn)生正誤差。如果兩者的溫差為200℃，那么，分流誤差約為100℃。這是不能忽視的，分流誤差的產(chǎn)生條件與鎧裝熱電偶種類和直徑等因素有關(guān)。

WRN-230熱電偶分度號

熱電偶分度號	熱電極材料
	正極	負(fù)極
S	鉑銠 10	純鉑
R	鉑銠 13	純鉑
B	鉑銠 30	鉑銠 6
K	鎳鉻	鎳硅
T	純銅	銅鎳
J	鐵	銅鎳
N	鎳鉻硅	鎳硅
E	鎳鉻	銅鎳

WRN-230熱電偶

不銹鋼壓力表0-0.1MPA

WSS-411雙金屬溫度計的應(yīng)用誤區(qū)

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