熱電偶測溫
已選擇補償導線
為什么誤差還存在?
文丨甜甜
編輯小 玉
審核任三多
在實際應用中,由于熱電偶參考端的接線盒通常暴露在大氣中,溫度變化很大。如果不采取措施,接線盒中的溫度既不能為零,也不能保持一定的溫度恒定,導致測量誤差。由于連接到熱電偶的二次儀器(如顯示器和記錄儀),I/O插卡等都有環境溫度補償,可以補償這些裝置和熱電偶的接線點(即儀表接線端)的溫度t2.補償。因此,熱電偶參考端溫度的關鍵是如何t1.補償。目前有恒溫法、補償電橋法、補償熱電偶法、補償導線法等參考方法,但較常用的是補償導線法。
常用的補償導線有哪些誤區?接下來我們來看看:
各分度號的補償導線只能與相同分度號的熱電偶配用,否則可能會欠補償或過補償。
熱電偶常用100℃和200℃熱電勢值需要補償:
(表1)
當我們使用K補償導線時,N熱電偶爾會導致過度補償,顯示溫度過高;相反,使用N補償導線的K偶爾熱電偶爾會導致低溫的欠賠償。
熱電偶和熱電偶補償導線正負極,極性不能反接。
經理論證明,極性反向導致的誤差約為無補償導線的兩倍。
某化工廠更換現場熱電偶后,溫度測量值與實際溫度偏差較大,有時高有時低。經仔細檢查,發現熱電偶與補償線極性正負相反,補償線接線調整后故障消除。
熱電偶和熱電偶補償導線可分為正負極。當補償導線極性反接時,儀表顯示值變化很大:
(1)補償線極性反接后,當熱電偶與補償線連接處溫度高于控制室溫度時,儀表顯示溫度低于實際測量溫度。
(2)補償線極性反接后,當熱電偶與補償線連接處溫度低于控制室溫度時,儀表顯示溫度高于實際測量溫度。
(3)補償線極性反接后,當熱電偶與補償線連接處溫度與控制室溫度相同時,儀表顯示溫度與實際溫度相同。
如何避免逆轉?有時可以根據補償導線的材料、絕緣層和護套顏色來判斷,但由于國內新舊標準,IEC標準的規定不同,往往很難準確判斷補償線的分度號和極性。
較可靠、較常用的方法是方法,即將補償線的兩端剝離絕緣層,將兩根線絞在一起,制成熱電偶的熱端,放入沸水中。兩條導線的另一端與直流電位差計連接(不應與動圈直讀相連)mV表連接,由于測量時電流讀數較低),將測量的熱電位與表1進行比較,較接近的是補償線的分度號,補償線的極性可根據電位差計的正負極確定。
因為熱電偶的參考溫度不一定是0℃,例如是20℃,測熱電位低于參考端0℃熱電勢值。以某一不明度號的補償導線為例,參考端溫度約為20℃,測量值如在3.928±0.150mV補償線的分度號可以在范圍內判斷K。3.928k分度號熱電偶100℃和20℃時熱電勢的差值,0.150是K普通補償導線分度號允差。
補償導線儀表盤接線點位置不當,容易造成誤差
眾所周知,補償導線只延長熱電偶的參考端,起到移動參考端位置的作用。延伸后的參考端溫度應恒定或配備有參考端溫度自動補償的裝置,否則新參考端溫度變化仍可能導致測量誤差。
例如,在儀表板內接線時,由于常用的盤式顯示器和記錄儀本身因通電而發熱,接線端子的溫度高于儀表板接線端子的溫度。當熱電偶的補償線引入儀表板時,如果將其連接到儀表板的接線端子,并且儀表板的接線端子與儀表接線端子之間的銅線連接,則上述溫差會導致測量誤差。因此,較好將補償線直接連接到儀表板的接線端子上。
導線電阻選擇不當容易造成誤差
早期配熱電偶的動圈儀表Ω、15Ω當熱電偶安裝位置遠離動圈表時,或使用分度號K、N、E、J、T含銅鎳材料的補償導線電阻較大,應注意選擇較大截面的補償導線。
比如選擇外接15Ω當線路電阻E分度號動圈儀表時,補償導線截面為1.0mm2、2.5mm2.相應單位的長線電阻分別為1.25Ω/m和0.5Ω/m,補償導線的較大允許長度僅為12m和30m。假如不注意設計,這個長度很容易超過,造成測量誤差。
R、S熱電偶補償偶補償導線混合,容易造成誤差
鉑銠-鉑熱電偶爾會出現R、S鉑銠13-鉑和鉑銠10-鉑熱電偶在國內應用較少,但其熱電勢較大(1600℃時R、S熱電偶的熱電位分別為18.849mV和16.777mV),而在低溫段100℃兩者基本一致(R、S分度號的熱電勢分別為0. 7mV和0. 6mV),200℃時稍有差別(R、S分度號的熱電勢分別為1.467mV和1.441mV),因此,目前國內市場R、S補償線的分度號是通用的。
如果你通常在市場上購買S補償導線R分度號熱電偶,100℃即使耐熱補償導線的極限溫度為200℃,當熱電偶的熱端溫度分別為600℃、1000℃、1300℃當時只有誤差2.5℃、2.2℃、2.0℃。
補償型不同于延伸型補償線,不能互用
K 分度號補償導線有補償型KC補償導線和延伸型KX補償性能對照表可供實際選擇參考。
雙鉑銠熱電偶不需要使用補償導線
在常用的熱電偶中,B雙鉑銠(鉑銠)30-鉑銠6)熱電偶是一個例外。它沒有特殊的補償導線,或者換句話說,補償導線通常不需要在實際應用中使用。
雙鉑銠熱電偶13000~1600℃溫度段的溫度測量(≤1300℃鉑銠通常用于鉑熱電偶,其低溫段的熱電勢出奇地低,如100℃熱電勢只有0.033mV,200℃熱電勢為0.178mV,以及整個測溫范圍(0)~1800℃)每100℃平均熱電位為0.700mV相比之下,差別很大,所以即使不補償,誤差也很小。
例如,當熱端溫度為13000時℃和1600℃如參考端溫度t1=100℃時,誤差是±3.0℃,如t1=120℃時,誤差是±5.0℃,使用普通補償導線±5℃但值得注意的是,如t1=200℃可能會導致時間±16.3℃因此,雖然補償導線通常不用于雙鉑銠熱電偶,但限制是參考端的溫度t1≤120℃,否則會造成很大的誤差。
鎳鈷-鎳鋁熱電偶2000℃以下熱電勢幾乎為零,不需要補償導線,而鎳鐵-鎳銅熱電偶為50℃以下熱電勢很小,在這個溫度范圍內不需要補償導線。
銅線不能替代補償線,容易產生誤差
用銅線代替補償線有什么影響?看下面的例子:如果K測量點溫度為5000,則熱電偶與銅線連接。℃,現場參考溫度為40℃,顯示表中的溫度為30℃(儀器的顯示溫度是多少?
根據熱電偶均質導體定律,同一金屬兩端不會產生溫差熱電位EAB(Tn,T0)=此時,顯示器獲得的總熱電位計算如下:
EK=EK(500,40) EK(30,0)
=EK(500,0)-EK(40,0) EK(30,0)
=20. 4-1.612 1.203
=20.234 mV
此時儀表顯示的溫度為490.4℃,即儀表顯示溫度低于實際溫度9.6℃。顯然,用銅線代替補償線會產生很大的測量誤差,不能用銅線代替補償線。
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