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熱電偶檢定過程正確的測量方法

發布來源:天津德芃科技集團有限公司  發布日期: 2022-10-18  訪問量:7516

熱電偶檢定規程要求將標準熱電偶和被檢熱電偶的參考端引入0℃。貴金屬熱電偶(S、R、B分度號),被檢熱電偶絲柔軟,接線方便;但對于檢定工作中使用的廉金屬熱電偶,由于大多數熱電偶直徑較厚,很難直接引入參考端0℃,因此,熱電偶的自由端通常用補償導線引入冰點,然后用銅導線引出高精度數字多用表電壓檔進行測量。

如圖1所示:

圖1 正確的熱電偶檢測方法

1.補償導線常見的錯誤連接

①如圖2所示,認為有不需要冰點,如圖2所示。

圖2 熱電偶檢定過程中沒有用冰點的錯誤測量方法

②認為較好連接補償導線,不僅在熱電偶到冰點之間連接補償導線,而且在冰點0℃補償導線也連接到高精度數字多功能表,如圖3所示。

圖3 熱電偶檢定時間為0℃補償導線與數字過功能表之間的補償

這兩種接線形式產生的誤差分析如下:

如果熱電偶的類型是正確連接時(見圖1)Y,補償導線為YX,高精度數字多用表可以通過應用中間導體定律獲得電壓:

EZ=EY(T1,T3) EYX(T3,T0)=EY(T1,T0)----------公式1

熱電偶工作端的溫度恰到好處T1相對于0℃熱電勢,可直接將讀數與分度表進行比較,得出結果是否符合要求。

應用中間導體定律,高精度數字多用表接受的電壓為:

EZ=EY(T1,T3) EYX(T3,T2)=EY(T1,T2)---------公式2

與(1)相比,電測儀器輸入端的環境溫度正好相差T2相對于0℃時的電勢:

EY(T1,T0)-EY(T1,T2)=EY(T2,T0)----------------公式3

如果根據圖2,驗證結果低于實際熱電偶的電勢值,則熱電偶的環境溫度相對于0℃的電勢。

應用中間導體定律,高精度數字多用表接受的電壓為:

EZ=EY(T1,T3) EYX(T3,T0)-EYX(T0,T2)=EY(T1,T0)-EYX(T0,T2)-------公式4

從工作時間的結果來看,雖然增加了冰點,但從冰點到高精度數字多用表連接補償線進行反向補償。較終結果與圖2相同。測量值低于實際熱電偶的電勢值,差值仍為熱電偶的環境溫度℃的電勢。

2.建議用偶絲代替補償導線

在熱電偶驗證中,補償導線常用于廉金屬熱電偶的連接線,但熱電偶補償導線的精度一般不高。根據國家有關標準,精密級熱電偶補償導線的允差為S偶±2.5℃,對于K偶為±1.5℃,對于熱電偶檢定,引入誤差過大,有可能對不合格的熱電偶進行檢定。

熱電偶補償導線用于檢定熱電偶輸出端的溫度T3.對檢定所要求的賠償T0(0℃)(見圖1所示)。根據實踐,采用廉金屬熱電偶檢定工作Ⅰ級Φ0.5mm偶絲連接,絲徑柔軟,接線方便,成本低。Ⅰ級熱電偶作為補償導線必須校準,引入修正值,否則將引入(0.4-1.5)℃誤差;貴金屬熱電偶(尤其是200-700mmS和R類型熱電偶的驗證,由于偶絲短,不能直接放置在參考端恒溫器中),可以達到一流標準熱電偶的準確性水平Φ0.3mm同極性熱電偶絲(允差±1℃)連接,將熱電偶絲與被檢熱電偶的正極和正極相連,負極與負極相連,效果非常理想。檢定貴金屬熱電偶用偶絲連接, 效果真的很理想,但成本不低,也可以使用相應的補償導線,但必須校準,只有修正后才有實際意義。

從理論上講,根據熱電偶的均質導體定律,均質導體的熱電位僅與兩端連接器的溫度有關,而與沿熱電極的溫度分布無關。因此,熱電偶的兩個電極直接連接到冰點,中間溫度T不考慮(見圖1)。

用補償線連接熱電偶兩個連接端的溫度必須一致T3.但在實際驗證中,熱電偶的自由端位于驗證爐的末端,末端溫度很高,輻射和對流傳熱對周圍環境影響很大,被檢熱電偶的自由端溫度難以一致。因此,在驗證過程中,由于端頭溫度不一致而產生的誤差,被帶入熱電偶的驗證結果。即使熱電偶自由端溫度不一致,也不會影響驗證結果。

3.銅線的選擇和使用

將熱電偶的自由端引入冰點,用銅線從冰點連接到高精度數字多用表的測量端。有些熱電偶的驗證程序是這樣的,但有些沒有這樣的描述。例如,《工作用廉金屬熱電偶檢定程序》明確要求熱電偶參考端的引線應采用相同材料的銅線連接,接觸良好;雖然《工作用貴金屬熱電偶檢定程序》規定熱電偶參考端需要與轉換開關(轉向開關)連接,但沒有*引線的性質,因此也就出現了有部分人員畫蛇添足而使用補償導線的現象(產生的誤差已在上述作了分析)。

熱電偶參考端的導線要求相當嚴格。熱電偶兩極連接的導線必須用同一根銅線切成兩段,分別連接到熱電偶兩極的參考端(銅線在20℃電阻率應小于0.01724μΩ·m)。由于不是同一根銅線,雖然電阻率滿足要求,但它們之間也有差異,因此兩根銅線組成的對子在溫差下會在熱電偶電路中產生額外的熱電勢。這種電勢的大小與兩根銅線的材質差異和銅線兩端的溫差有關,會給檢測到的熱電偶帶來一定的誤差。

此外,銅線與熱電偶電極參考端的連接必須接觸良好。事實證明,用魚嘴夾一夾的做法仍然被許多檢定人員采用,這將在檢測電路中帶入0.5-1.0℃誤差,誤差不是固定值,有時足以判斷檢定結果。

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