工业热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换显示成被测介质的温度。工业热电偶在测量中,会出现哪些误差?如何解决?下面浅谈 工业热电偶 测量误差原因及解决方法,尽供用户参考。
不稳定性就是指 工业热电偶 的分度值随使用时间和使用条件的不同而起的变化。在大多数情况下,它可能是不准确性的主要原因。影响不稳定性的因素有:玷污,热电极在高温下挥发,氧化和还原,脆化,辐射等。若分度值的变化相对地讲是缓慢而又均匀的,这时经常进行监督性校验或根据实际使用情况安排周期检定,这样可以减少不稳定性引入的误差。
工业热电偶 在生产过程中,偶丝经过多道缩径拉伸在其表面总是受玷污的,同时,从偶丝的内部结构来看,不可避免地存在应力及晶格的不均匀性。因淬火或冷加工引入的应力,可以通过退火的方法来基本消除,退火不合格所造成的误差,可达十分之几度到几度。它与待测温度及 工业热电偶 电极上的温度梯度大小有关。廉金属 工业热电偶 的偶丝通常以“退火”状态交付使用,如果需要对高温用廉金属 工业热电偶 进行退火,那么退火温度应高于其使用温度上限,插入深度也应大于实际使用的深度。贵金属 工业热电偶 则必须认真清洗(酸洗和四硼酸钠清洗)和退火,以清除热电偶的玷污与应力。
一般来说 工业热电偶 若是由均质导体制成的,则其热电势只与两端的温度有关,若热电极材料不是均匀的,且热电极又处于温度梯度场中,则工业热电偶会产生一个附加热电势,即“不均匀电势”。其大小取决于沿热电极长度的温度梯度分布状态,材料的不均匀形式和不均匀程度,以及热电极在温度场所处的位置。造成热电极不均匀的主要原因有:在化学成分方面如杂质分布不均匀,成分的偏析,热电极表面局部的金属挥发,氧化或某金属元素选择氧化,测量端在高温一的热扩散,以及 工业热电偶 在有害气氛中受到玷污和腐蚀等。在物理状态方面有应力分布不均匀和电极结构不均匀等。在工业使用中,有时不均匀电势引起的附加误差竟达30℃这多,这将严重地影响 工业热电偶 的稳定性和互换性,其主要解决方式就是对其进行检验,只使用在误差允许范围内的 工业热电偶 。
由于 工业热电偶 测温是属于接触式测量,当工业热电偶插入被测介质时,它要从被测介质吸收热量使自身温度升高,同时又以热辐射方式和热传导方式向温度低的地方散发热量,当测量端各外散失的热量等于自气流中吸收的热量时即达到动态平衡,此时 工业热电偶 达到了稳定的示值,但并不代表气流的真实温度,因为测量端环境散失的热量是由气流的加热来补偿,也就是说测量端与气流的热交换处于不平衡状态,因此,它们的温度也不可能具有相同的数值。测量端与环境的传热愈强,测量端的温度偏离气流温度也愈大。
热辐射误差产生的原因是 工业热电偶 测量端与环境的辐射热交换所引起的,这是 工业热电偶 与气流之间的对流换热不能达到热平衡的结果。减少辐射误差的办法,一是加剧对流换热,二是削弱辐射换热。
2、在 工业热电偶 工作端加屏蔽罩;增大流体放热系数,即增加流速,加强扰动,减小偶丝直径或使热电极与气流形成跨流等。
在测量高温气流的温度时,由于沿 工业热电偶 长度存在温度梯度,故测量端必然会沿热电极导热,使得指示温度偏离实际温度。导热量相差越多,相应的误差就越大,因此凡能加剧对流和削弱导热的因素都可以用来减少导热误差。
1、增加L/d:将热电偶垂直安装改成斜装或弯头处安装,安装时应注意使 工业热电偶 的端对着气流方向,并处在流速的位置上;
工业热电偶 插入被测介质后,由于本身具有热惰性,因此不能立即指示出被测气流的温度,只有当测量端吸、放热达到动态平衡后才达到稳定的示值。在 工业热电偶 插入后到示值稳定之前的整个不稳定过程中, 工业热电偶 的瞬时示值与稳定后的示值存在着偏差,这时 工业热电偶 除了有各种稳定的误差外,还存在由 工业热电偶 热惰性引入的偏差,即动态响应误差。
K型 工业热电偶 在250-600℃范围内使用时,由于其显微结构发生变化,形成短程有序结构,因此将影响热电势值而产生误差,这就是所谓的K状态。这是Ni-Cr合金特有的晶格变化,当WCr在5%-30%范围内存在着原子晶格从有序至无序为。由些引起的误差,因Cr含量及温度的不同而变化。一般在800℃以上短时间热处理,其热电特性即可恢复。由于K状态的存在,使K型 工业热电偶 检定规程中明文规定检定顺序:由低温向高温逐点升温检定。而且在℃检定点,不仅传热效果不佳,难以达到热平衡,而且,又恰好处于K状态误差范围。因此,对该点判定合格与否时应很慎重。Ni-Cr合金短程有序结构变化现象,不仅存在于K型,而且,在E型 工业热电偶 正极中也有此现象。但是,作为变化量E型 工业热电偶 仅为K型的2/3。总之,K状态与温度、时间有关,当温度分布或 工业热电偶 位置变化时,其偏差也会发生很大变化。故难以对偏差大小作出准确评价。
绝缘不良是产生电流泄漏的主要原因,它对 工业热电偶 的准确度有很大的影响,能歪曲被测的热电势,使仪表显示失真,甚至不能正常工作。漏电引起误差是多方面的,例如,热电极绝缘瓷管的绝缘电阻较差,使得热电流旁路。若电测设漏电,也能使工作电流旁路,使测量产生误差。由于测量热电势的电位差计都是低电阻的,因此它对绝缘电阻的要求并不高,影响热电势测量的漏电主要是来处被测系统的高温,因为 工业热电偶 保护管和热电极的绝缘材料的绝缘电阻将随着温度升高而下降,我们通常所说的铠装 工业热电偶 的“分流误差”就属这类情况。一般是采用接地或其它屏蔽方法。对铠装 工业热电偶 的分流误差我们通常是以增大其直径;增加绝缘层厚度;缩短加热带长度;降低 工业热电偶 的电阻值等方法来降低误差的。
由中间温度定律可知,参考端温度为tn时的热电势EAB(t,tn)=EAB(t,t0)-EAB(tn,t0)。所以,用常温下的温度传感器,只要测出参比端的温度tn,然后从对应电偶的分度表中查出对应温度下的热电势E(tn,t0),再将这个热电势与所实测的E(t,tn)代数相加,得出的结果就是工业热电偶参比端温度为0度时,对应于测量端的温度为t时的热电势E(t,t0)后再从分度表中查得对应于E(t,0)的温度,这个温度就是 工业热电偶 测量端的实际温度t。在计算机应用日益广泛的今天,可以利用软件处理方法,特别是在多点测量系统或高温测控中,采用这种方法,可很好的解决参比端温度的变化问题,只要随时准确的测出tn,就可以准确得到测量端温度。同时还充分应用了对应热电偶的分度表,并对非线性误差得到了校正,而且适应各种工业热电偶。
工业热电偶 的热电动势的大小与热电极材料以及工作端的温度有关。 工业热电偶 的分度表和根据分度表刻度的温度显示仪表都是以 工业热电偶 参考端温度等于0℃为条件的。在实际使用 工业热电偶 时,其冷端温度(参考端) 不但不为0 ℃,而且往往是变化的,测温仪表所测得的温度值就会产生很大误差,在这种情况下,我们通常采用如下方法来修正。
1、调仪表起始点法:由于仪表示值是EAB(tn,t0)对应于热电势,如果在测量线路开路的情况下,将仪表的指针零位调定到tn处,就当于事先给仪表加了一个电势EAB(tn,t0),当用闭合测量线路进行测温时,由工业热电偶输入的热电势EAB(tn,t0)就与EAB(t,tn)叠加,其和正好等于EAB(t,t0)。因此对直读式仪表采用调仪表起始点的方法十分简便。
2、补偿导线:采用补偿导线把 工业热电偶 的参考端延长到温度较恒定的地方,再进行修正。从本质上来说它并不能消除参考端温度不为0℃时的影响,因此,还应该与其它修正方法结合才能将补偿导线与仪表连接处的温度修正到0℃。此时参考端己变为一个温度不变或变化很小的新参考端。此时的 工业热电偶 产生热电势己不受原参考端温度变化影响, EAB ( T、T10 ) 是新参考端温度T10 (不等于℃) ,且T10 为一常数时所测得热电势, TAB( T、T10 ) 是参考端温度T0 = 0 ℃时,工作端为T10时所测得热电势(热电偶分度表中可查出) 。使用补偿导线时,不仅应注意补偿导线的极性,还应特别注意不要错用补偿导线,同时应注意补偿导线与 工业热电偶 连接处的两端温度保持相等,且温度在0-100℃(或0-150℃)之间,否则要产生测量误差。
3、参考端温度补偿器:补偿器是一个不平衡电桥,电桥的3 个桥臂电阻是电阻温度系数很小的锰铜丝绕制的。其阻值基本上不随温度变化而变化,并使R1 = R2 =R3 = 1Ω。另一个桥臂电阻Rt 是由电阻温度系数较大的铜绕制而成,并使其在20 ℃时Rt = R1 =1Ω ,此时电桥平衡,没有电压输出,当电桥所处温度发生变化时, Rt 的阻值也随之改变,于是就有不平衡电压输出,此输出电压用来抵消参考端温度变化所产生的热电势误差,从而获得补偿。(注:我国也有以0℃作为平衡点温度的)当温度达到40℃(即计算点温度)时桥路的输出电压恰好补偿了热电偶参比端温度偏离平衡点温度而产生的热电势变化量。对电子电位差计,其测量桥路本身就具有温度自动补偿的功能,使用时无需再调整仪表的温度起始点。除了平衡点和计算点外,在其他各参比端温度值时只能得到近似的补偿,因此采用冷端补偿器作为参比端温度的处理方法会带来一定的附加误差。
工业热电偶 绝缘电阻测量时,应符合以下技术要求:1、 工业热电偶 应按出时原有的装式进行绝缘电阻试验。2、测量绝缘电阻所用仪表的精度不低于±20%。测量绝缘电阻的方法是:将测量仪器的输出端接到 工业热电偶 的保护管与热电极之间以及两热电极(在测量端开路时)之间,对于采用陶瓷保护管的 工业热电偶 ,用金属丝在 工业热电偶 陶瓷保护被加热部位均匀绕15-20匝,作为上限温度绝缘电阻测试的一极。使用的金属丝应对 工业热电偶 无害。当施加试验电压的时间到达60s时,记录仪表指示的绝缘电阻值,然后变换所加试验电压的方向,并分别记录测量结果,取其中较小值为被试验 工业热电偶 的绝缘电阻值。3、常温绝缘电阻的试验电压为直流
传感器可测量各种参数,如压力、温度、有毒气体pH值等,它们应用广泛,使工业处理更安全、更高效,成本也更低。不过,各种类型的传感器都有一组自己的特性,从而带来了一系列复杂的设计挑战。 工业处理中常见的测量项之一就是温度。温度测量可以采用各种类型的传感器,包括热电偶、电阻温度探测器,以及热敏电阻等。 要测量范围的温度时,系统设计者通常会选择热电偶。例如,TypeC热电偶的测量温度范围达0℃~2320℃。热电偶的工作原理是基于Seebeck效应,即:如果两个相异的金属被放在一起,则产生的电压与结上的温度成正比。热电偶是双极器件,它会根据检测结(或“热”结)温度与参考结(或“冷”结)温度的相对关系,产生一个正的或负的电压
使用两条线测量电阻非常方便,但会产生测量误差。通过使用4条线及源端子和测量端子分开的万用表,几乎可以消除这种误差。遗憾的是,增加额外的引线和连接提高了测量的复杂程度。您需要连接增加的引线,在从电压变成电阻时,可能不得不更换夹子和探头。现在,有一种新概念,使您能够只用两条引线线电阻测量由于测试引线电压下跌而产生了误差。图2(右). 4线电阻测量消除了电压引线中的电流,消灭了这一误差来源。为什么使用4条线测量电阻?管理两条引线的挑战性已经足够大,特别是在紧张的空间中测量小的元器件时。如果您想使用四条引线检查小的焊点、软连接器或芯片电阻器,那么您将面临真正的挑战。切换引线配置可能要
电阻 /
涉及示波器的测量精度问题有很多方面,而且示波器商在精度方面也是竭尽全力,终归各家在射频技术上积累的功力不同,你测试出来的结果也千差万别。都说百闻不如一见,其实百见不如一想,因为所见可能非所想,了解原理才是重要的。这里简单探讨几个跟幅度相关的常见误差。底噪,串扰,接地输入的杂散情况,无杂散动态范围(SFDR),四位半万用表原理测试电压。底噪一直是我们引以自豪的指标。这个需要精湛的射频技术和模拟噪声的控制技术,RTO示波器底噪的量级在微伏级,这个在计量院计量的截图就看到得底噪RMS值是146uV而已。由于在功率测试里边经常会碰到多个通道同时测量,所以示波器的串扰也会影响各通道的测试结果,这个指标需要很好的电磁干扰控制和电路屏蔽
用万用表进行测量时会带来一定的误差。这些误差有些是仪表本身的准确度等级所允许的误差。有些是调整、使用不当带来的人为误差。正确了解万用表的特点以及测量误差产生的原因,掌握正确的测量技术和方法,就可以减小测量误差。人为读数误差是影响测量精度的原因之一。它是不可避免的,但可以尽量减小。因此,使用中要特别注意以下几点:1测量前要把万用表水平放置,进行机械调零;2读数时眼睛要与指针保持垂直;3测电阻时,每换一次挡都要进行调零。调不到零时要更换新电池;4测量电阻或高压时,不能用手捏住表笔的金属部位,以免人体电阻分流,增大测量误差或触电;5在测量RC电路中的电阻时,要切断电路中的电源,并把电容器储存的电泄放完,然后再进行测量
1、万用表量程选择及误差分析1.1、人为误差人为读数误差是影响测量精度的原因之一,使用中要特别注意以下几点(1)测量前要把万用表水平放置,进行机械调零(2)读数时眼睛要与指针保持垂直(3)测电阻时,每换一次档都要进行调零,调不到零时要更换新电池,并且不能用手捏住表笔的金属部位,以免人体电阻分流,增大测量误差(4)在测量电路中的电阻时,要切断电路中的电源,并将电容器放电完毕,然后再进行测量。1.2、万用表电压、电流档量程选择与测量误差万用表的准确度等级一般分为0.1、0.5、1.5、2.5、5等。直流电压、电流和交流电压、电流等各档,准确度度等级的标定是由其允许误差△x与所选量程满度值的百分数表示的。万用表测量电压产生
分析 /
是德科技 PCIe® 5.0 助推超大规模数据中心、5G 和云计算创新
2015 TI 音频创新日 (5) TI 提供的闭环低物料清单 (BOM) 放大器解决方案(TPA3140 和 TAS5720)
R185216020W/C291972080/R185031020W/100
大联大推出基于NXP Cortex M33 LPC55S26电脑外设参考设计
直播已结束|浅谈Microchip的FPGA产品与智能嵌入式视觉解决方案
是德科技有奖问答活动之三,极限温度测试示波器探头方案,答题闯关赢好礼!
TE助力数据中心设计,缩短你与奥运的距离,猜猜它属于哪个“奥运场馆”赢大礼!
【ST直播】MEMS传感器开发套件简介、了解内嵌“有限状态机和机器学习内核”的传感器
站点相关:信号源与示波器分析仪通信与网络视频测试虚拟仪器高速串行测试嵌入式系统视频教程其他技术综合资讯
以上信息由镇江铭鼎电仪设备有限公司整理编辑,了解更多卡套接头信息请访问http://www.zj-md.com.cn
|