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            專業從事NTC熱敏電阻器、溫度傳感器的研制、生產、銷售.

            鎧裝熱電偶的分流誤差以及相應對策

            發布日期:2018-11-07 | 點擊:51

            熱電偶測量誤差及其注意事項 

            在現有的測溫系統中,最常用的溫度傳感器—熱電偶,因其結構簡單,往往被誤認為“熱電偶兩根線,接上就完事”,其實并非如此。 熱電偶的結構雖然簡單,但在使用中仍然會出現各種問題。例如:安裝或使用方法不當,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,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,要求使用者不僅應具備儀表方面的操作技能,而且還應具有物理、化學及材料等多方面知識。作者根據多年實踐,并參閱有關資料較詳細地介紹熱電偶的測量誤差及其注意事項。

             鎧裝熱電偶的分流誤差

             (1)分流誤差 

            瓦軸集團滲碳爐用鎧裝熱電偶,僅使用一周就不準了。為探討原因,作者曾到現場考察,但未發現異常,只好從爐子上取下來經計量室檢定結果合格。那么問題何在呢?最后,根據該支熱電偶的現場安裝特點,經研究發現,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,熱電偶示值出現異常的現象,稱為分流誤差。依據均質回路定則,用熱電偶測溫只與測量端與參考端兩端溫度有關,與中間溫度分布無關??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量級,當中間部位溫度較高時,必定有漏電流產生,致使在熱電偶輸出電勢中有分流誤差出現。

            (2)分流誤差產生的條件 

            將鎧裝熱電偶水平插入爐內,其規格及實驗條件為: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,則產生負誤差;相反,則產生正誤差。如果兩者的溫差為200℃,那么,分流誤差約為100℃。這是絕對不能忽視的,分流誤差的產生條件與鎧裝熱電偶種類和直徑等因素有關[2]

             分流誤差的影響因素及對策

             高溫下鎧裝熱電偶產生分流誤差的現象,正在引起人們的重視,因此有必要了解分流誤差的影響因素,并采取適當對策以減少或消除分流誤差的影響。 

            (1)鎧裝熱電偶直徑 

            對于長度為9米的K型鎧裝熱電偶(MgO絕緣),只將熱電偶中間部位加熱。實驗結果表明:分流誤差的大小與其直徑的平方根成反比(直徑過細,不遵守此規律),即直徑越細,分流誤差越大。 

            當中間部位溫度高于800℃時,對于ф3.2mm鎧裝熱電偶將產生分流誤差。但對于ф6.4mm及ф8mm鎧裝熱電偶,當中間部位的溫度為900℃時,仍未發現分流誤差。對于ф6.4mm(熱電極絲直徑為ф1.4mm)與ф8mm(熱電極絲直徑為ф2.0mm)的鎧裝熱電偶,當中間部位溫度為1100℃時,直徑為ф8mm的鎧裝熱電偶產生的分流誤差僅為ф6.4mm的一半。此數值(50%)近視于兩種鎧裝熱電偶電極絲直徑的平方比(1.42/2.02 ) ,而電極絲直徑平方比,即為電極絲的電阻比。因此,為了減少分流誤差,應盡可能選用粗直徑的鎧裝熱電偶。

            (2) 絕緣電阻 

            高溫下氧化物的電阻率將隨溫度的升高呈指數降低,分流誤差的大小主要取決于高溫部分的絕緣性能,絕緣電阻越低,越容易產生分流誤差。當絕緣電阻增加10倍或減少至1/10時,其分流誤差也隨之減少至1/10或增大10倍。為了減少分流誤差,應盡可能采用直徑粗的鎧裝熱電偶,增加絕緣層厚度。如果上述措施無效時,只好采用裝配式熱電偶。 

            (3)中間部位的溫度 

            如果中間部位的溫度超過800℃,有可能產生分流誤差,其大小將隨溫度的升高,呈指數關系增大。因此,除測量端外,其它部位應盡可能避免超過800℃。當中間部位加熱帶溫度高于800℃時,其加熱帶的長度越長,距離測量端越遠,分流誤差越大。因此,應盡可能縮短加熱帶長度 ,并且,不要在遠離測量端處加熱,以減少分流誤差。

            (4)熱電偶絲的電阻 

            當鎧裝熱電偶的直徑相同時,分流誤差將隨熱電偶絲的電阻增大而增加。因此, 采用電阻小的熱電偶絲更好。例如:直徑相同的S型鎧裝熱電偶同K型熱電偶相比,其分流誤差減少40%。因此,可采用S型熱電偶測量爐內溫場分布,費用雖高,但較準確。


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