Ошибки измерения термопары и меры предосторожности

Аннотация: Термопары являются одними из самых простых и распространенных датчиков температуры. Однако, если не отнестись к этому серьезно во время использования, это может привести к большим ошибкам измерения. Учитывая существующие проблемы, к основным факторам, влияющим на ошибки измерения, относятся глубина установки термопары, время отклика, тепловое излучение и тепловой импеданс, а также неравномерность проводов термопар, ошибки расхода в бронированных термопарах, селективное окисление термопар К-типа, К-состояние , рабочая атмосфера, сопротивление изоляции и деградация термопар. Во время использования следует соблюдать меры предосторожности. Это в некоторой степени полезно для повышения точности измерений и продления срока службы термопар.
представлять
В существующих системах измерения температуры наиболее часто используемый датчик температуры - термопару из-за ее простой конструкции часто принимают за «термопару с двумя проводами, подключенную к шкафу», но на самом деле это не так. Хотя конструкция термопар проста, при использовании все же могут возникнуть различные проблемы. Например, неправильная установка или использование может привести к большим ошибкам измерений, и даже квалифицированное тестирование термопары может быть связано с неправильной работой и неисправностью, например, науглероживанием в восстановительной атмосфере. Если не относиться серьезно, термопары типа К также могут превышать допуски из-за селективного окисления.
Чтобы повысить точность измерений, уменьшить ошибки измерений и продлить срок службы термопар, пользователям необходимо не только обладать навыками работы с приборами, но и знаниями в области физики, химии и материалов. На основе многолетней практики и более подробной ссылки на соответствующую информацию определены погрешности измерения термопар и меры их предотвращения.
2. Эффект неоднородности проводов термопар.
(1) Сам материал термопары неровный.
Испытания термопар проходят в измерительной комнате, причем по правилам глубина заглубления в испытательную печь составляет всего 300 мм. Таким образом, результаты испытаний каждой термопары могут отражать или отражать только поведение, начиная с измерения провода термопары длиной 300 мм. Однако при большой длине термопары большая часть двойных проводов находится в высокотемпературной зоне. Если провод термопары однородный, то согласно правилу равномерного контура результаты измерений не зависят от длины. Однако неровные провода термопар, особенно провода термопар из низкосортного металла, могут генерировать локальные термоэлектрические электродвижущие силы при градиентах температуры, известные как паразитные электродвижущие силы. Ошибка, вызванная паразитным потенциалом, называется ошибкой гетерогенности.
В существующих программах валидации термопар из драгоценных металлов и низколегированных сплавов неоднородность термопар пока не предусмотрена, и только в стандартах на термопарные провода к термопарным проводам предъявляются некоторые неравномерные требования. Рассчитайте термоэлектродвижущую силу, используя метод испытания «голова к хвосту». Обычные заводы по производству термопарной проволоки генерируют неравномерную термоэлектрическую электродвижущую силу в соответствии с национальными стандартами для удовлетворения требований к продукции.
(2) Провода термопар изготовлены из разных материалов.
Для термопар новой системы, даже если неравномерность термоЭДС может соответствовать требованиям, повторная обработка может привести к искажению обрабатываемых изогнутых термопар, которые потеряют однородность. Более того, из-за длительного использования четных проводов при высоких температурах, например, термопар, вставленных в промышленные печи, они будут деградировать или даже прокладываться вдоль направления длинного провода. При повышении температуры деградация будет увеличиваться. Когда компонент находится в месте, где градиент температуры уменьшается, он также может генерировать электродвижущую силу, налагаемую на общую термоЭДС из-за паразитных ошибок измерения.

3. Погрешность шунта бронированных термопар.
(1) Ошибка перенаправления
Использование печи цементации Huaju Group, оснащенной бронированными термопарами, разрешено только на одну неделю. Чтобы выяснить причины, автор отправился на объект для осмотра и не обнаружил никаких отклонений, поэтому им пришлось взять результаты испытаний из измерительной комнаты и признать их аттестованными. Так в чем проблема? Наконец, исходя из характеристик установленных термопар на месте, было установлено, что проблема вызвана неправильным отведением армированных термопар.
Так называемая погрешность шунта измеряется с помощью бронированных термопар. Когда температура средней части термопары превышает 800 градусов С, из-за уменьшения сопротивления изоляции термопара указывает на аномальное явление, которое называется ошибкой шунта. В соответствии с принципом однородной схемы измерение температуры термопарой связано только с температурой на обоих концах измерительного и эталонного концов и не зависит от распределения температуры в середине. Однако из-за того, что изоляция броневых термопар представляет собой порошок MgO, температура повышается на 100 градусов С, а сопротивление изоляции снижается на порядок. Когда средняя часть находится при высокой температуре, должен возникнуть ток утечки, что приводит к ошибке ветвления выходного потенциала термопары.
(2) Условия ошибки перенаправления
Бронированная термопара вставлена ​​в печь, характеристики и условия эксперимента: диаметр ф 4,8мм, длина 25м, длина зоны центрального нагрева 20м и температура 1000 градусов. В этом эксперименте разница температур между измерением термопары и средней частью составляет 200 градусов. Если температура на измерительном конце выше, чем в средней части, возникнет отрицательная ошибка; Наоборот, генерируется положительная ошибка. Если разница температур между ними составляет 200 градусов C, ошибка отклонения составляет около 100 градусов C. Это нельзя игнорировать, поскольку такие факторы, как условия ошибки шунта, а также тип и диаметр бронированных термопар [2]
Факторы, влияющие на ошибку перенаправления, и меры противодействия ей
Необходимо понимать факторы, влияющие на ошибки перенаправления, и принимать соответствующие меры для уменьшения или устранения воздействия ошибок перенаправления. Результаты показывают, что ошибка шунтирования бронированных термопар вызвана высокой температурой.
(1) Диаметр бронированной термопары
У бронированных термопар типа К длиной 9м (изоляция MgO) нагревается только средняя часть термопары. Результаты эксперимента показывают, что величина ошибки отклонения обратно пропорциональна корню квадратному из его диаметра (диаметр слишком мал, чтобы соответствовать этому правилу), а значит, чем меньше диаметр, тем больше ошибка отклонения.
Когда центральная температура превышает 800 градусов, бронированные термопары диаметром 3,2 мм могут вызывать ошибки шунтирования. Однако ф 6,4 мм и ф. Когда средняя температура 8-мм бронированной термопары составляет 900 градусов, ошибка шунта еще не обнаружена. около ф 6,4 мм (диаметр горячей линии Φ 1,4 мм) и ф 8 мм (диаметр нагревательной проволоки ф Бронированная термопара диаметром 2,0 мм генерирует диаметр, когда температура в средней части составляет 1100 градусов ф Бронированная термопара диаметром 8 мм. Погрешность отклонения составляет всего ф Половина 6,4 мм.Значение (50%) близко к квадрату диаметра проволоки двух армированных термопар (1,42/2,02), а также к квадрату отношения диаметра электродной проволоки, который представляет собой коэффициент сопротивления проволочного электрода. Поэтому, чтобы уменьшить погрешности отвода, следует подобрать диаметр броневой термопары.

(2) Температура средней секции
Если температура в средней части превышает 800 градусов, может возникнуть ошибка отклонения, и ее размер будет увеличиваться в геометрической прогрессии с увеличением температуры. Поэтому, за исключением измерительного конца, следует избегать использования других частей при температуре выше 800 градусов.
1) Длина и положение зоны нагрева в средней секции.
Когда температура в середине зоны нагрева превышает 800 градусов, чем длиннее зона нагрева и чем дальше она находится от конца измерения, тем больше ошибка отклонения. Поэтому длина нагревательной полоски должна быть как можно короче и не должна нагреваться с измерительного конца, чтобы уменьшить ошибки отклонения.
(3) Сопротивление проводов термопары
Если диаметр термопары в оболочке одинаков, погрешность шунта будет увеличиваться по мере увеличения сопротивления провода термопары. Поэтому лучше использовать провода термопары с малым сопротивлением. Например, по сравнению с термопарами типа К, бронированные термопары типа S того же диаметра уменьшат погрешность шунта на 40%. Следовательно, термопары S-типа можно использовать для измерения распределения температурного поля печи, что является дорогостоящим, но более точным.
(4) Сопротивление изоляции
При высоких температурах удельное сопротивление оксидов экспоненциально уменьшается с ростом температуры. Погрешность шунта в основном зависит от характеристик изоляции высокотемпературных компонентов. Чем ниже сопротивление изоляции, тем легче возникает ошибка шунта. При увеличении сопротивления изоляции в 10 раз или уменьшении до 1/10 погрешность шунта уменьшится до 1/10 или 10 раз. Чтобы уменьшить ошибки отклонения, следует как можно чаще использовать бронированные термопары для увеличения толщины изоляции. Если вышеуказанные меры неэффективны, необходимо использовать термопары в сборе.
5. Структурные изменения ближнего порядка (K-состояние).
Термопары К-типа в температурном диапазоне 250 градусов -600 градусов образуют ближнеупорядоченные структуры из-за изменений в их микроструктуре, которые могут влиять на термоэлектрический потенциал и ошибку, известные как К-состояние [3]. Это уникальное изменение решетки сплава NiCr. При содержании Cr в пределах 5-30% в атомной решетке происходит переход в упорядоченный беспорядок. Ошибки, вызванные изменениями содержания Cr и температуры. Нагрейте термопару типа К от 300 до 800 градусов и снимите ее в точке 50 градусов, чтобы измерить потенциал. При 450 градусах максимальное отклонение достигает 4 градусов, а в диапазоне 350-600 градусов это положительное отклонение. Из-за наличия К-состояния результаты испытаний на повышение температуры или охлаждение термопар К-типа противоречивы. Поэтому в недорогой программе проверки термопар четко указано, что последовательность испытаний следующая: температурное испытание по точкам от низкой температуры до высокой температуры. Кроме того, в контрольной точке при температуре 400 градусов эффект теплопередачи не только плохой и трудно достичь теплового равновесия, но также происходит в пределах максимального диапазона ошибки состояния K. Поэтому внимательно оцените, является ли эта точка квалифицированной.
Явление ближнеупорядоченных структурных изменений в сплавах NiCr существует не только в термопарах К-типа, но и в положительном электроде термопар Е-типа. Однако термопара типа Е представляет собой лишь 2/3 разновидности термопары типа К. Короче говоря, состояние K связано с температурой и временем, и отклонение будет сильно меняться при изменении распределения температуры или положения термопары. Трудно точно оценить величину отклонения.