熱電偶溫度計(jì)量常見問題處理對(duì)策

摘要:工業(yè)生產(chǎn)中溫度是必不可少的控制因素,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的意義重大。為了實(shí)現(xiàn)控制溫度,熱電偶測溫儀表應(yīng)用越來越廣泛。但由于眾多因素的綜合影響，熱電偶的使用會(huì)出現(xiàn)--定的誤差而失準(zhǔn)。研究熱電偶溫計(jì)量問題對(duì)解決生產(chǎn)難題具有重要作用。簡要說明了熱電偶的測溫基本原理,分析了熱電偶溫度計(jì)測量誤差來源和原因,并提出熱電偶誤差校正的有效方法,給出熱電偶的使用注意事項(xiàng),為熱電偶的維護(hù)和保養(yǎng)提供一些參考。
　　工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境溫度要求較高，為保證溫度在生產(chǎn)范圍內(nèi)，需要利用儀器進(jìn)行環(huán)境測溫。而最常的測溫儀器就是熱電偶溫度計(jì)。熱電偶的優(yōu)勢較多,能夠更正確的測出環(huán)境溫度來指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。熱電偶溫度傳感器能夠直接與環(huán)境接觸,省去中間介質(zhì)的傳遞,溫度測量更正確,誤差更小。而且熱電偶結(jié)構(gòu)簡單,造型可根據(jù)需求隨意變化，操作簡單,性價(jià)比很高。但是,熱電偶的使用需要嚴(yán)格的操作規(guī)程,一旦使用不規(guī)范,或保養(yǎng)不到位,熱電偶就會(huì)產(chǎn)生溫量計(jì)量誤差,給工業(yè)生產(chǎn)帶來困擾。因此,對(duì)熱電偶的誤差來源進(jìn)行分析并尋找解決對(duì)策是十分必要的。
1、熱電偶工作原理
　　熱電偶進(jìn)行測溫時(shí)，利用塞貝克效應(yīng)(Sebeckeffect),將不同熱導(dǎo)體間的溫度差轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再利用二次儀表轉(zhuǎn)化為直觀看到的溫度顯示值。當(dāng)溫度差越大時(shí),不同導(dǎo)體間的電流就會(huì)越強(qiáng),產(chǎn)生的電信號(hào)也越強(qiáng),兩者成正相關(guān)。強(qiáng)溫差使得強(qiáng)電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電信號(hào)，從而在儀表上可以看到由強(qiáng)溫差轉(zhuǎn)化而來的測溫值。熱電偶具有精度高,靈敏性高,測溫響應(yīng)時(shí)間短,并可以直接接觸待測物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),熱電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離發(fā)送,為工業(yè)自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)提供助力。但是,熱電偶隨著使用頻率的增多,精度會(huì)逐漸下降,需要不斷進(jìn)行誤差來源追溯,加強(qiáng)維護(hù)、保養(yǎng)和校正，才能將超差有效的避免,提高熱電偶的測溫質(zhì)量和精度。
2、熱電偶溫度計(jì)量的常見問題
2.1熱電偶安裝不合理引起的問題
　　熱電偶在對(duì)待測物質(zhì)進(jìn)行測溫時(shí),位置的選擇十分的重要,對(duì)其精度影響較大。一旦位置安裝不對(duì),插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn),熱電偶工作誤差就會(huì)隨之增大。而且由于沒同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同,應(yīng)用熱電偶時(shí),要對(duì)插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整,并反得試驗(yàn)來確度深度,否則誤差控制很難到位。
2.2熱輻射以及導(dǎo)熱問題
　　熱輻射范圍較大，會(huì)對(duì)正在測量的熱電偶測量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測量誤差的來源之一。而導(dǎo)熱誤差則是熱電偶本身構(gòu)造所形成的,其導(dǎo)體導(dǎo)熱隨著長度的變化會(huì)出現(xiàn)溫度差,使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。
2.3熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題
　　熱電偶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題是指熱電偶進(jìn)入待測物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時(shí)間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間。熱電偶是插入式測溫，需要測量端與待測物溫度無偏差,才能進(jìn)行電信號(hào)的轉(zhuǎn)化。因此,這種響應(yīng)時(shí)間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構(gòu)造和使用環(huán)境溫度條件所影響。靜止測量時(shí),熱電偶靈敏度高,精度高。而當(dāng)待測物質(zhì)溫度是動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)時(shí),熱電偶或無法與這種變化保持同步,就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差,使每一時(shí)刻的測量值出現(xiàn)偏差。
2.4測量系統(tǒng)滿電引起的問題
　　熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷,如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失,熱電勢受影響，導(dǎo)致測量端出示的溫度值與實(shí)際溫度存在溫差誤差,甚至出現(xiàn)測量值無法顯示的故障。
3、熱電偶溫度計(jì)量常見問題的處理措施
3.1合理選擇測溫點(diǎn)與插入深度
　　熱電偶測溫,位置和深選擇至關(guān)重要。為保證測量準(zhǔn)確,要對(duì)待測環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析總結(jié),尋找最佳的檢測點(diǎn)來消除測溫誤差,從而達(dá)到溫度監(jiān)測和控制的作用。對(duì)于最佳的插入深度,要從熱電偶本身結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和保護(hù)材質(zhì)、密封性等方面綜合考慮,進(jìn)行深度檢測實(shí)線并總結(jié)數(shù)據(jù)變化規(guī)律,利用其它工具對(duì)其進(jìn)行分析,從而將最佳深度數(shù)據(jù)確定下來。對(duì)于測量環(huán)境的不同，熱電偶插入深度確定同樣需要實(shí)驗(yàn)確定,才能有效避免測溫誤差超差問題的出現(xiàn)。
3.2熱輻射及導(dǎo)熱問題的修正
　　熱輻射誤差修正方法如下:一是通過對(duì)流形式來降低輻射熱;二是通過隔離措施控別熱交換。導(dǎo)熱誤差的修正于是五殺基本雷同，可以加強(qiáng)對(duì)流或者采取措施降低導(dǎo)熱的方法來實(shí)現(xiàn)。
3.3熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題的修正
　　熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)強(qiáng)弱是其靈敏性的表現(xiàn)。提高靈敏性,才能加快熱響應(yīng)速度。可以從加快熱傳感響應(yīng)速度和調(diào)小滯后時(shí)間兩方面來校正。研究結(jié)果表明，熱電偶熱響應(yīng)越快,其接點(diǎn)體積越細(xì)小,接觸面越大。因此,進(jìn)行校正時(shí)，可以改變檢測端外形,使熱電偶接點(diǎn)體積精細(xì)化,還要與待測液的接觸面積增大，從而縮小熱電偶的熱響應(yīng)滯后時(shí)間。此外,采用導(dǎo)熱性能強(qiáng),熱響應(yīng)快的材質(zhì)作熱電偶傳感器,將動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差降至安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),才能將熱電偶的最佳性能發(fā)揮出來。
3.4測量系統(tǒng)漏電問題的修正
　　熱電偶測溫系統(tǒng)有電流變,絕緣層容易老化,必須定期維護(hù)、檢查和保養(yǎng),才能避免漏電誤差。此外,還可增大熱電偶直徑，加厚保護(hù)層等方法來避免誤差超差。
4、熱電偶使用中的注意事項(xiàng)
4.1從實(shí)際測溫環(huán)境出發(fā),科學(xué)選擇熱電偶類型和保護(hù)層材質(zhì)。
4.2合理選用冷端補(bǔ)償器。
4.3插入深度經(jīng)確定不要隨意更改，與被測物質(zhì)接觸距離在10cm以內(nèi)，保證插入部位為中央部位。
4.4熱電偶的使用環(huán)境要均衡，避免忽冷忽熬損傷防瓷骨保護(hù)管。
4.5設(shè)有保護(hù)裝置的熱電偶必須帶保護(hù)裝置進(jìn)行作業(yè)。
4.6熱電偶保護(hù)裝置要及時(shí)保養(yǎng)維護(hù),發(fā)現(xiàn)變薄、開焊、腐蝕.等情況立即更換。
4.7熱電偶接線要按照?qǐng)D紙進(jìn)行，特別需要注意的是補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極。
4.8特別注意保護(hù)補(bǔ)償導(dǎo)線,防刮傷、折斷和電磁干擾等。