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熱電偶檢定過程中存在問題的分析及對策
點擊次數(shù)：2844 更新時間：2015-04-16
1、熱電偶測溫原理及檢定方法
1.1熱電偶測溫原理
其測溫原理是基于熱電效應原理,即兩種不同成分的導體焊接或絞接在一起,當其兩端處于不同的溫場中時,在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢(由溫差電勢和接觸電勢組成),通過測量熱電動勢的大小直接或間接得到所要測量的溫度。
1.2熱電偶檢定方法
工業(yè)熱電偶的檢定方法常用比較法,即利用高一級的標準熱電偶和被檢定熱電偶直接比較的一種分度方法,操作時將被檢和標準熱電偶捆扎在一起放入檢定爐。比較法又分為雙極法、同名極法、微差法,在校準實驗室實際工作定中,我們使用雙級法:將被檢定熱電偶和標準熱電偶捆扎后,置于檢定爐子同一溫度下,用電測設備分別測出標準熱電偶和被檢熱電偶的熱電勢值,再利用分度表上的熱電勢和標準證書上的相應溫度點的電勢值、各種熱電偶在各個分度點上的微分熱電勢就可以求出被檢定熱電偶在該溫度點上與分度表的偏差。
式中,e被為被檢熱電偶在某檢定點附近溫度下,測得的熱電動勢算術平均值;e標為標準熱電偶檢定證書上某檢定點溫度的熱電動勢值;e標標準熱電偶在某檢定點附近溫度下,測得的熱電動勢算術平均值;e分為被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點溫度的熱電動勢值;S標標準熱電偶在某檢定點溫度的微分熱電動勢;S被為被檢熱電偶在某檢定點溫度的微分熱電動勢。
2、存在問題的分析及對策
2.1熱電動勢值偏大或偏小
結合檢定的實踐及熱電偶的結構和特性,綜合考慮產(chǎn)生這種情況的原因可能有6個方面:
1)電極彎曲。熱電偶絲細而軟,極易變形,當偶絲發(fā)生折疊、扭曲等塑性變形使熱電極的偶絲中產(chǎn)生應力,從而改變了熱電偶的熱電特性。變形熱電偶測量的結果準確性受到影響,為此,檢定前,一定要把偶絲拉直。
2)熱電極被污染。熱電偶絲被污染,甚至被氧化,會使得熱電極偶絲表面不光亮、發(fā)暗發(fā)黑,這時候的熱電極熱電特性極其不穩(wěn)定,測量的數(shù)據(jù)準確性較差,因此,要對其進行清洗,消除污染層。
3)熱電偶插入的深度不當。國家檢定規(guī)程JJG141-2000《工作用貴金屬熱電偶》、JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶》中對熱電偶的插入深度有嚴格的規(guī)定。必須保證熱電偶測量端置于檢定爐zui高溫區(qū)(至少保證測量端置于有效的均勻溫場中),由于在實際操作中,熱電偶的位置多少會有所移動,幅度過大導致插入深度不當,使得熱電偶的測量端沒有被置于檢定爐的zui高溫區(qū),造成測量結果的不準確,誤差超出允許范圍。因此,必須按照檢定規(guī)程的要求,對熱電偶重新裝爐,再次進行檢定。
4)熱電偶參考端溫度偏高。在熱電偶檢定時,我們通常將熱電偶的參考端置于0℃恒溫器中,使得熱電偶的參考端溫度為0℃,在實際檢定工作中參考端溫度可能會因為爐溫升高而發(fā)生變化,從而影響測量結果。對于這種情況,可以使用經(jīng)計量確認合格,溫度始終保持為(0±0.1)℃的零度恒溫器,也可以不斷配置冰水混合物,以調整參考端溫度,或采用熱電勢補正法,用公式E(t,O)=E(t,t1)+E(t1,O)計算參考端溫度偏離0℃時的熱電動勢值。公式中E為熱電偶的熱電動勢值,t為熱電偶的測量端溫度,t1為熱電偶檢定過程中參考端實際溫度。另外,還有一種利用半導體制冷原理制成的電子式冰點裝置,可以使熱電偶參考端溫度保持在(0±0.05)℃,而且其體積小、操作簡單、使用方便。
5)檢定爐的軸向溫場不符合要求。熱電偶檢定爐的溫場在檢定規(guī)程中有要求,要求zui高均勻溫場中心與爐子幾何中心沿軸線上偏離不大于10mm,均勻溫場長度不小于60mm,半徑為14mm范圍內,任意兩點間溫差不大于1℃。熱電偶檢定爐的溫場特別是軸向溫場是否符合要求是決定其檢定質量和準確性的關鍵因素,熱電偶檢定爐子一般都是電阻爐子,電阻爐子經(jīng)過一定時間的使用后發(fā)熱元件發(fā)生變化,從而使得爐子的性能發(fā)生變化,甚至不能滿足檢定爐子均勻溫場的技術指標和要求,為此必須定期對檢定爐子軸向溫場溫度分布進行測試,有條件的話可以同時進行縱向溫場溫度分布的測量,確保溫場的性能和技術指標符合國家規(guī)程的要求。
6)絕緣層破壞,造成外電源進入或造成漏電,也有可能有干擾信號進入。此時,必須查明原因,有針對性地修復或更換絕緣材料,檢查干擾源,設法排除。
2.2在檢定過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)零值
根據(jù)分析,出現(xiàn)這種情況可能是有以下3個因素造成的:
1)補償導線間短路。在熱電偶的檢定中,出現(xiàn)這種情況的可能性比較大。在熱電偶裝爐、接線時造成補償導線短路,此時讀取的數(shù)據(jù)為零值,遇到這種情況,首先檢查補償導線,或重新更換補償導線或使短路處重新絕緣。
2)熱電偶內部出現(xiàn)局部短路。此時將熱電偶取出,檢查短路部位,存在兩種情況:*,在焊接的工作端有可能斷開,熱電極沒有實際焊接在一起,而是簡單鉸接在一起,鉸接沒有按照標準執(zhí)行,或者焊接點上是虛焊。第二,絕緣損壞,使得熱電極短路,此時應該修復絕緣,再次安裝檢定。
3)回路斷線、接線柱松動。檢查接線回路,找到斷線或松動處,重新接線或擰緊。
2.3在檢定過程中,熱電動勢不穩(wěn)定
檢定中的熱電偶熱電動勢不穩(wěn)定,經(jīng)過分析,可能存在的原因有以下3方面:
1)熱電偶接線柱和熱電極接觸不良,在熱電偶檢定過程中如若出現(xiàn)這種情況,首先檢查接線柱和熱電極是否接觸牢固可靠。
2)熱電偶熱電極或測量端將斷未斷,有斷續(xù)連接現(xiàn)象。出現(xiàn)這種情況時,測量的熱電動勢往往不斷發(fā)生漂移,極不穩(wěn)定,如果斷點在測量端,必須重新焊接后進行再次的檢定。
3)外部的振動也可使得測量值不穩(wěn)定,出現(xiàn)這種情況時,應采取減振措施,將熱電偶牢固安裝。
高溫防腐熱電偶隔爆熱電偶鎧裝熱電偶耐磨熱電偶雙支熱電偶
1.1熱電偶測溫原理
其測溫原理是基于熱電效應原理,即兩種不同成分的導體焊接或絞接在一起,當其兩端處于不同的溫場中時,在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢(由溫差電勢和接觸電勢組成),通過測量熱電動勢的大小直接或間接得到所要測量的溫度。
1.2熱電偶檢定方法
工業(yè)熱電偶的檢定方法常用比較法,即利用高一級的標準熱電偶和被檢定熱電偶直接比較的一種分度方法,操作時將被檢和標準熱電偶捆扎在一起放入檢定爐。比較法又分為雙極法、同名極法、微差法,在校準實驗室實際工作定中,我們使用雙級法:將被檢定熱電偶和標準熱電偶捆扎后,置于檢定爐子同一溫度下,用電測設備分別測出標準熱電偶和被檢熱電偶的熱電勢值,再利用分度表上的熱電勢和標準證書上的相應溫度點的電勢值、各種熱電偶在各個分度點上的微分熱電勢就可以求出被檢定熱電偶在該溫度點上與分度表的偏差。
式中,e被為被檢熱電偶在某檢定點附近溫度下,測得的熱電動勢算術平均值;e標為標準熱電偶檢定證書上某檢定點溫度的熱電動勢值;e標標準熱電偶在某檢定點附近溫度下,測得的熱電動勢算術平均值;e分為被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點溫度的熱電動勢值;S標標準熱電偶在某檢定點溫度的微分熱電動勢;S被為被檢熱電偶在某檢定點溫度的微分熱電動勢。
2、存在問題的分析及對策
2.1熱電動勢值偏大或偏小
結合檢定的實踐及熱電偶的結構和特性,綜合考慮產(chǎn)生這種情況的原因可能有6個方面:
1)電極彎曲。熱電偶絲細而軟,極易變形,當偶絲發(fā)生折疊、扭曲等塑性變形使熱電極的偶絲中產(chǎn)生應力,從而改變了熱電偶的熱電特性。變形熱電偶測量的結果準確性受到影響,為此,檢定前,一定要把偶絲拉直。
2)熱電極被污染。熱電偶絲被污染,甚至被氧化,會使得熱電極偶絲表面不光亮、發(fā)暗發(fā)黑,這時候的熱電極熱電特性極其不穩(wěn)定,測量的數(shù)據(jù)準確性較差,因此,要對其進行清洗,消除污染層。
3)熱電偶插入的深度不當。國家檢定規(guī)程JJG141-2000《工作用貴金屬熱電偶》、JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶》中對熱電偶的插入深度有嚴格的規(guī)定。必須保證熱電偶測量端置于檢定爐zui高溫區(qū)(至少保證測量端置于有效的均勻溫場中),由于在實際操作中,熱電偶的位置多少會有所移動,幅度過大導致插入深度不當,使得熱電偶的測量端沒有被置于檢定爐的zui高溫區(qū),造成測量結果的不準確,誤差超出允許范圍。因此,必須按照檢定規(guī)程的要求,對熱電偶重新裝爐,再次進行檢定。
4)熱電偶參考端溫度偏高。在熱電偶檢定時,我們通常將熱電偶的參考端置于0℃恒溫器中,使得熱電偶的參考端溫度為0℃,在實際檢定工作中參考端溫度可能會因為爐溫升高而發(fā)生變化,從而影響測量結果。對于這種情況,可以使用經(jīng)計量確認合格,溫度始終保持為(0±0.1)℃的零度恒溫器,也可以不斷配置冰水混合物,以調整參考端溫度,或采用熱電勢補正法,用公式E(t,O)=E(t,t1)+E(t1,O)計算參考端溫度偏離0℃時的熱電動勢值。公式中E為熱電偶的熱電動勢值,t為熱電偶的測量端溫度,t1為熱電偶檢定過程中參考端實際溫度。另外,還有一種利用半導體制冷原理制成的電子式冰點裝置,可以使熱電偶參考端溫度保持在(0±0.05)℃,而且其體積小、操作簡單、使用方便。
5)檢定爐的軸向溫場不符合要求。熱電偶檢定爐的溫場在檢定規(guī)程中有要求,要求zui高均勻溫場中心與爐子幾何中心沿軸線上偏離不大于10mm,均勻溫場長度不小于60mm,半徑為14mm范圍內,任意兩點間溫差不大于1℃。熱電偶檢定爐的溫場特別是軸向溫場是否符合要求是決定其檢定質量和準確性的關鍵因素,熱電偶檢定爐子一般都是電阻爐子,電阻爐子經(jīng)過一定時間的使用后發(fā)熱元件發(fā)生變化,從而使得爐子的性能發(fā)生變化,甚至不能滿足檢定爐子均勻溫場的技術指標和要求,為此必須定期對檢定爐子軸向溫場溫度分布進行測試,有條件的話可以同時進行縱向溫場溫度分布的測量,確保溫場的性能和技術指標符合國家規(guī)程的要求。
6)絕緣層破壞,造成外電源進入或造成漏電,也有可能有干擾信號進入。此時,必須查明原因,有針對性地修復或更換絕緣材料,檢查干擾源,設法排除。
2.2在檢定過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)零值
根據(jù)分析,出現(xiàn)這種情況可能是有以下3個因素造成的:
1)補償導線間短路。在熱電偶的檢定中,出現(xiàn)這種情況的可能性比較大。在熱電偶裝爐、接線時造成補償導線短路,此時讀取的數(shù)據(jù)為零值,遇到這種情況,首先檢查補償導線,或重新更換補償導線或使短路處重新絕緣。
2)熱電偶內部出現(xiàn)局部短路。此時將熱電偶取出,檢查短路部位,存在兩種情況:*,在焊接的工作端有可能斷開,熱電極沒有實際焊接在一起,而是簡單鉸接在一起,鉸接沒有按照標準執(zhí)行,或者焊接點上是虛焊。第二,絕緣損壞,使得熱電極短路,此時應該修復絕緣,再次安裝檢定。
3)回路斷線、接線柱松動。檢查接線回路,找到斷線或松動處,重新接線或擰緊。
2.3在檢定過程中,熱電動勢不穩(wěn)定
檢定中的熱電偶熱電動勢不穩(wěn)定,經(jīng)過分析,可能存在的原因有以下3方面:
1)熱電偶接線柱和熱電極接觸不良,在熱電偶檢定過程中如若出現(xiàn)這種情況,首先檢查接線柱和熱電極是否接觸牢固可靠。
2)熱電偶熱電極或測量端將斷未斷,有斷續(xù)連接現(xiàn)象。出現(xiàn)這種情況時,測量的熱電動勢往往不斷發(fā)生漂移,極不穩(wěn)定,如果斷點在測量端,必須重新焊接后進行再次的檢定。
3)外部的振動也可使得測量值不穩(wěn)定,出現(xiàn)這種情況時,應采取減振措施,將熱電偶牢固安裝。
高溫防腐熱電偶隔爆熱電偶鎧裝熱電偶耐磨熱電偶雙支熱電偶
