热电偶测量为什么会出现误差?
热电偶测量为什么会出现误差?
在温度测温系统中,很常用的温度传感器就是热电偶,然而现场人员往往会认为热电偶两根线结构简单,因而常常忽略一些细节。热电偶在使用前如果不进行测试或正确使用,在现场使用中仍然会出现各种问题。例如,安装或使用不当,将会引起较大的测量误差,甚至检定合格的热电偶也会因选择性氧化而超差。为了提高测量精度,减少测量误差,延长热电偶使用寿命,要求使用者不仅应具备仪表方面的操作技能,而且还应掌握一些化学、物理及材料等多方面知识。
(一)测量误差的主要影响因素
1、插入深度的影响
(1)测温点的选择热电偶的安装位置,即测温点的选择是很重要的。测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。
(2)插入深度
热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失现象发生,致使热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好,其插入深度应该深一些(约为直径的15—20倍),如果是陶瓷材料,由于它的绝热性能好,就可插入浅一些(约为直径的10-15倍)。对于工程测温,其插入深度还视测量对象是静止或流动等状态而定,如流动的液体或高速气流温度的测量,将不受上述限制,插入深度可以浅一些,具体数值应由实验确定。
2、响应时间的影响
接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此,在测温时需要保持一定时间,才能使两者达到热平衡。而保持时间的长短,与测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器的结构以及测量条件,差别极大。对于气体介质,尤其是静止气体,至少应保持30分钟以上才能达到平衡;对于液体而言,很快也要在5分钟以上。对于温度不断变化的被测场所,尤其是瞬间变化过程,全过程仅1秒钟,则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此,普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后,而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。银飞电子建议较好的选购响应快的传感器。对热电偶而言除保护管影响外,热电偶的测量端直径也是其主要因素,即偶丝越细,测量端直径越小,其热响应时间越短。测温元件热响应误差可通过下式确定。
3、热辐射的影响
插入炉内用于测温的热电偶,将被高温物体发出的热辐射加热。假定炉内气体是透明的,而且,热电偶与炉壁的温差较大时,将因能量交换而产生测温误差。因此,为了减少热辐射误差,应增大热传导,并使炉壁温度Tw,尽可能接近热电偶的温度Tt。
4、热电偶丝不均质也会影响热电偶测温的准确度。