热电偶测量误差分析(精)
热电偶温度传感器误差分析
热电偶温度传感器误差分析
热电偶温度传感器在自动化生产中应用非常普遍,为了精确测量温度,我们得知道热电偶在使用过程中误差来源都在哪些方面。
一、仪表误差。
工业上应用的热电偶一般与温度传感器仪表配套连接使用,仪表引入的误差为δ=K(Tmax-Tmin)
Tmax、Tmin为仪表量程最大、最小值
K为仪表精度等级
如果超过量程使用范围,还会带来附加误差。
二、分度误差。
分度指在给定温度下热电偶测得的电动势与温度之间的关系。
分度方法主要有两种:标准分度表分度和单独分度。
在使用过程中要注意热电偶的种类,避免引起不该有的误差。
三、动态误差。
在测量过程中,由于测温元件的热惯性等因素,实际测量值会产生滞后,指示值与被测介质实际值总存在一定的差值,这种误差成为动态误差。
动态误差与热电偶时间常数有关。
一般用得较为普遍的改善方法是:在测量系统中引入与其传递函数倒数接近的RC或RL网络,对其进行动态修正。
四、延伸导线引起的误差。
这种误差来源主要有两种:1、延伸导线与热电偶热特性不一致导致的。
2、延伸导线与热电偶参考端两点温度不相同导致的。
这种误差完全可以避免。
五、漏电误差。
避免材料在高温下绝缘性能下降引起的漏电造成的误差,应采用绝缘性能好的材料制造温度传感器。
热电偶测温误差分析及解决方法
热电偶测温误差分析及解决方法正确使用热电偶不仅可以准确得到测量温度的数值,从而保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。
安装不正确,热导率和时间滞后等误差,是热电偶在使用中的主要误差。
热电偶的基本误差:误差是热电偶本身固有的,还包括上一级标准的传递误差。
解决方法:可采用检定校验的方法使其控制在允许偏差范围内,也可在实际测温中将热电偶偏差进行修正,得到的真实的温度。
热电偶材料不均匀性引起的误差:此误差和材料不均匀程度有关温度变化越大,使热电极各点温度的差值越大,则材料不均匀性的影响也就越大。
解决方法:可用退火的方法把它减弱,但无法完全消除。
测量仪表的误差:该误差的大小是由仪表的精度等级决定的。
解决方法:应定期检定校准,保证仪表的精确度等级。
动态误差:温度变化后,测温仪表来不及立即指出变化了的温度,因而引起读数误差。
热电偶时间常数的大小是决定动态误差大小的主要因素。
解决方法:对于快送变化的温度,由于测温元件的热惰性,动态误差可能很大,必须采用小管热电偶或选取采样数率较高的仪表解决。
采用导热性能好的材料做保护管,管壁要薄,内径要小。
减小保护管与热电偶测量端之间的空气.间隙。
增加测量端介质的流速,加快对流传热。
绝缘不良引起的误差:热电偶使用时两热电极间以及它们和大地之间应有良好的绝缘,不然将会有热电势损耗,直接影响测量结果的准确性,严重时会影响仪表的正常运行。
解决方法:把热电偶的引线接在铁管内,并将铁管接地。
把热电偶悬空,热电偶不与炉壁的耐火砖接触。
把参考端接地,在热电偶(或补偿导线)输出端的一端,通过一个容量足够大的电容接地。
用屏蔽的方法,可使泄漏的电流经过金属屏蔽物直接接地,不再流入测量回路,从而消除干扰误差。
热交换引起的误差。
热电偶测温时,存在着复杂的热交换过程。
由于温度的多次传递,测量端的温度并不与被测介质温度完全一致,因此产生测量误差。
克服方法有两种:一是确定传递误差的大小,进行修正。
热电偶测量误差分析
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。 在单位时间内, 两者交换 的辐射 能为 P , 可
用下 式表 示 :
P =o£ ( T w- Tt )
热电偶与被测对象 的温度不一致而产生测温误差。
由热 传 导 而 引起 的误 差 , 与 插 入 深 度 有 关 。“ 而 插
关键 词 : 热电偶 测量误差 主要 因素
在工业生产 中, 热电偶是应用最广泛的温度传 感器 。 热电偶因其结构 简单 , 往往被误认 为 “ 热电
偶 两根 线 , 接 上 就 完事 ” , 其 实并非 如 此 。 在 使用 时
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 具 有物理 、 化学及材 料等 多方面知 识 。
作者根据多年实践, 并参 阅有关资料较详细总结热
Ab s t r a c t : Th e t h e r mo c o u p l e i s o n e o f t h e mo s t
s i m pl e ,t he mos t co mmo n t e mper a t ur e s e ns o r s . Bu t i fd o n o t pa y a t t e nt i o n t o t h e u s e ,c a n a l s o l e a d t o gr e a t e r me a s ur e me n t e r r or .Cur r e n t pr o bl e ms di s c us s e d i n de t a i l t he ma i n f ac t or s a f f e c t i ng t he me as ur e me nt e r r o r :t he r moc o upl e i ns e r t i o n de pt h,r es p ons e t i me ,h e a t r a di a t i o n a nd t he r ma l i m pe d a nc e ,d e gr a da t i o n of i ns ul a t i o n r es i s t a nc e ,
热电偶电动势的误差分析
热电偶电动势的误差分析
热电偶电动势误差的分析是温度计量测量技术中至关重要的部分,能够实现准确、可靠的测量。
热电偶电动势可以由其介质参数形成,它受物理变量、心理变量和热效应等影响。
热效应误差在温度测量中是一个重要的可变因素,它也会影响热电偶电动势的误差。
热效应误差一般表示为Δ∆U,其中∆U是上下不同温度的热电偶比电动势变化大小。
除电偶本身几何结构、电热特性及热负荷误差外,Δ∆U还受材料的热系数变化影响,特别是在宽温度范围时,热系数误差会影响热效应误差,引起电动势大小的偏差。
此外,对于在低温处理下产生的热效应误差也有一定的影响。
低温处理会改变电热特性,影响材料的热系数,并引起Δ∆U的变化,从而引发热电偶电动势误差的发生。
此外,偶合技术的应用也可以改善热效应误差。
这些技术包括机械设计、电路设计和工艺等,可以抵消机械或电场的影响,并给室温的介质梯度带来的误差,从而改善热电偶电动势误差。
综上所述,热电偶电动势误差存在多种影响因素,其中主要有物理变量、心理变量、热效应误差、低温处理等,只有彻底了解热效应误差的形成原因,并利用先进的设计技术对热效应误差进行精确的控制,才能正确对待热电偶电动势误差,实现准确可靠的温度测量。
热电偶测量误差分析及使用注意事项
1 测量误差 的主要影响因素
1 1 插入 深 度的影 响 .
辐射而产生测 温误差 ,因此 ,为 了减少热辐射误 差, 应使 炉 壁 温度 尽 可 能接 近 热 电偶 的温 度 。另 外 ,在 安
装 时还 应注 意热 电偶安 装位 置 。
1 4 热 阻抗 增加 的影 响 .
热电偶插入被测物体时 ,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 ,从 而导 致热 电偶 与 被 测 对 象 的温 度 不 一 致 而 产 生 测 量 误 差 。
生热 电动势 ,该 电动势 称 为寄 生 电 势 。由寄 生 电势 引 起 的误 差称 为不均质误 差 。 在现有 的 贵金 属 、廉 金 属热 电偶 检 定 规 程 中 ,对
误差 。因此最 好 选 择 响应 速 度 快 的传 感 器 ,对 热 电偶 来说 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 ,热 响应 时 间
越短 。 1 3 热辐射 的 影响 .
,
热电偶 的结构虽然简单 ,但在使用 中仍然会 出现
程 中将 有 炉 渣 沉 积 ,不 仅 增 加 了 热 电偶 的 响 应 时 间 ,
其插入深度应该深一些 ( 约为直径的 1 2 倍 ) 5~ 0 ;陶
瓷材 料绝热 性 能好 ,可 插 入 浅 一些 ( 为直 径 的 l 约 0—
1倍) 5 。对于工程测 温 ,其插入深 度还与测量对 象是 静止或流动等状态有关 ,如流动 的液体或高速气流温
现 各 种 测 量 误 差 。 本 文 较 详 细 地 介 绍 了热 电 偶 测 量 误 差 的 各 种 影 响 因 素 及 使 用 注 意 事 项 。
热电偶校验误差分析
热电偶校验误差分析热电偶是一种测量和控制温度的常用温度传感器,其精准度及可靠性对工厂和研究机构对产品质量和稳定性的要求至关重要。
解决任何温度测量问题之前,首先应该确保热电偶正确校准,并确定其误差范围。
热电偶校准分为两个主要流程:核查校准仪精度和核查热电偶的精度。
其中,核查校准仪的精度包括检查温度控制设备的精度,检查空腔温度的精度以及检查连接热电偶和校准仪的精度,以确保校准仪正确测量热电偶输出信号。
其次,热电偶校准需要根据热电偶设计和使用环境检查其精度,包括检查标准热电偶外壁温度,测量热电偶额定值和检查热电偶内校准日期。
热电偶校验误差分析对确定热电偶准确性至关重要。
根据校准原理,热电偶校验的误差分析可以分为内部和外部两种误差。
内部误差主要由热电偶本身产生,例如温度灵敏度和相对热电阻温度误差。
外部误差是由外部因素产生,包括温度漂移、温度分压误差和环境温度对热电偶输出等。
为了确定热电偶的准确性,还可以采用两种不同的热电偶校准方法,即定性和定量方法。
定性方法通过观察和测量热电偶进行校准,不需要任何复杂计算或计算机技术支持,只需要判断热电偶的误差是否在可接受范围内即可;而定量校准方法则采用计算机技术对热电偶进行精确的计算,可以更加准确地确定热电偶精度,从而更好地保证其稳定性。
此外,可采用恒定温度、恒定电流、恒定功率以及加热/冷却模式来提高测量精度。
同时,为了实现热电偶校验误差最低,还需要注意控制温度、电流和功率的渐变过程,以免造成误差。
热电偶的校准是实现精确温度测量的关键,也是保证热电偶的可靠性的重要环节。
因此,通过热电偶校验误差分析可以确定热电偶是否达到规范要求,也可以了解其精度和稳定性的变化情况。
最后,可以通过采用合理的校准方法,搭配正确环境下的热电偶校准,最大程度地实现热电偶准确性和可靠性。
热电偶温度计测温误差分析及解决方法
热电偶温度计测温误差分析及解决方法发布时间:2021-03-01T07:54:51.315Z 来源:《学习与科普》2020年18期作者:杨密方向红徐文斌[导读] 温度是工业生产中最重要的参数之一,准确检测和控制温度是保证生产安全、连续、高效运行的关键。
热电偶温度计作为应用最广泛的温度检测装置之一,它具有很多优点[1]:安徽职业技术学院安徽省合肥市 230011摘要:通过分析热电偶温度计所存在的误差以及如何减少误差,阐释了各种误差所产生的原因以及解决办法,对热电偶温度计的使用具有一定指导意义。
关键词:热电偶温度计;温度测量;测温误差;准确性1 热电偶温度计测温原理1.1 热电偶温度计技术优势温度是工业生产中最重要的参数之一,准确检测和控制温度是保证生产安全、连续、高效运行的关键。
热电偶温度计作为应用最广泛的温度检测装置之一,它具有很多优点[1]:(1)热电偶温度计一般由两种不同材质的金属丝制成,外部装有保护套管,构造简单,使用方便,机械强度高,有较长的使用寿命,且产品互换性好;(2)热电偶温度计测温范围广,测量稳定性高,常用的热电偶温度计能够实现-50℃至1600℃连续测量,特殊型号温度计(如金铁镍铬)最低可测-269℃,最高温度可测量至2800℃(如钨-铼),并且能将温度信号转换为电信号,可实现信号远传和多点切换测量;(3)热电偶温度计测量精度高,由于测温装置与被测温度场直接接触,因此不受中间介质的影响;(4)热电偶温度计形式多样化,可适用于多种测温条件。
1.2 测温原理热电偶测温系统如图1所示,该系统主要由三部分组成[2]:1为热电极,属于温度敏感元件,可用来检测温度;3是检测仪表,主要是用来检测热电偶所产生的电势大小;2为连接热电极和检测仪表的导线。
热电偶温度计利用热电现象进行温度测量。
取两种不同材质的金属导体A和B,将它们一端焊接在一起,另一端接入闭合回路中,当两个金属焊接点温度高于另两个接点即t>t0时,这个闭合回路中就会产生电势E,该电势的大小与A、B的材质和(t-t0)的差值有关,这种由温度差而产生的电势,我们称为热电势,这种现象我们称为热电现象。
热电偶定标实验误差分析
热电偶定标实验误差分析热电偶是一种常用的测量温度的仪器,它可以准确、可重复地测量温度,可以在低、中、高温条件下进行测量,所以它被广泛应用于工业生产、科学研究及医疗技术等领域。
热电偶定标实验是对热电偶进行标定的实验,是热电偶的一个重要的环节,它能确保热电偶的测量精度、可靠性和稳定性,以及确保热电偶的准确性。
热电偶定标实验的误差分析,涉及到温度校准、热电偶精度、温差误差、温度背景偏移、接线精度、电源电压误差等多个方面。
热电偶定标实验误差分析过程中,可以根据热电偶原理和精度标准,分析温度传感器精度是如何影响热电偶定标实验的准确度的,以及热电偶定标实验是否达到预期的精度要求。
这样的分析可以帮助在用户使用热电偶时,确保热电偶的准确性和可靠性,并及时发现故障,以便及时处理和解决问题。
为了进行热电偶定标实验,首先需要选择一个高精度的温度控制设备,这样才能确保温度的精度和稳定性。
其次,我们还需要使用热电偶,热电偶的精度应符合国家规定的标准,以确保热电偶定标实验可以准确有效地进行。
此外,我们还需要考虑温度背景偏移,这是一种热电偶定标实验中容易出现的误差,一旦出现温度背景偏移,就会影响热电偶定标实验的准确性,因此,我们还需要在定标实验中考虑温度背景偏移的影响。
对热电偶定标实验的误差分析,还要考虑电源电压的误差,电源电压也会影响热电偶测量的准确性。
此外,还要注意接线精度,热电偶定标实验中,接线精度要保证它们能够准确地传递信号,以保证热电偶定标实验的准确性。
最后,还要注意温差误差的分析,热电偶的温差误差会对定标实验的准确性产生影响,因此要分析温差误差的程度,以确保热电偶定标实验的准确度。
通过分析热电偶定标实验的误差,可以使热电偶测量温度的精度得到保障,以便正确地测量温度,确保精度和可靠性。
只有经过精确的定标实验和误差分析,才能使热电偶保持准确和可靠,从而提高其应用效果。
工业热电偶测量结果的不确定度分析
工业热电偶测量结果的不确定度分析热电偶测量结果的不确定度可以分为两个主要方面:仪器导致的不确定度和环境/操作导致的不确定度。
一、仪器导致的不确定度:1.热电偶的线性度:热电偶的输出电压与温度之间的关系不一定是完全线性的,可能存在一定的非线性误差。
可以通过对热电偶进行多点校准以及使用线性度校正方法来减小该不确定度。
2.热电偶的灵敏度:热电偶的灵敏度是指单位温度变化引起的电动势变化。
由于不同类型的热电偶具有不同的灵敏度,因此选择适当的热电偶类型对于减小该不确定度是非常重要的。
3.热电偶的冷端温度补偿:热电偶的冷端与被测温度不同,会引起热电偶输出电动势的误差。
可以通过冷端补偿技术来减小该误差,例如使用冷端补偿电路或者使用冷端温度传感器。
二、环境/操作导致的不确定度:1.热电偶的安装位置和接触质量:热电偶的安装位置和与被测物体的接触质量直接影响测量结果的准确性。
应尽量选择合适的安装位置,并确保良好的接触质量,可以通过焊接、夹持等方式来实现。
2.环境温度的影响:热电偶测量结果可能会受到环境温度的影响。
应尽量避免环境温度较高或较低的情况,或者采取相应的环境温度补偿措施。
3.测量回路的电阻:热电偶的测量回路电阻对于测量结果有一定的影响。
应确保测量回路的电阻在合理的范围内,并尽量减小电阻的变化。
4.热电偶的老化和使用寿命:热电偶的使用寿命会导致热电偶性能的逐渐下降,可能会引起测量结果的不确定度。
应定期检查和更换老化的热电偶,并进行相应的校准和修正。
在进行热电偶测量结果的不确定度分析时,可以使用不确定度传递法来计算总的不确定度。
首先,对于每个影响因素,可以进行单独的不确定度分析,计算出每个影响因素的不确定度。
然后,根据每个影响因素的不确定度和其对于热电偶测量结果的影响程度,可以通过不确定度传递法计算出总的不确定度。
总的不确定度可以表示为以下公式:U_total = sqrt(U_1^2 + U_2^2 + ... + U_n^2)其中,U_1、U_2、..、U_n表示各个影响因素的不确定度。
热电偶温度计量的误差原因与处置技术措施
Power Electronics •电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 231【关键词】热电偶 温度计量 误差 处置技术1 热电偶的测温条件及技术优势温度是工业生产中的重要测控参数之一,热电偶以其自身所具备的诸多特点,在工业温度测量中得到广泛应用。
所谓的热电偶具体是指能够用于直接测量温度的测温元件,可对温度信号进行转换,使其变成热电动势信号,经电气仪表,则可转换成被测介质的实际温度。
1.1 测温条件热电偶归属于一次仪表的范畴,是一种热电偶温度计量的误差原因与处置技术措施文/王昕能够直接对温度进行测量的感温元件,通常是由两种成分不同的导体构成的闭合回路。
因导体的材质不同,当电子扩散达到稳定均衡之后,便会产生电动势,若是两端存在梯度温度,则回路中便会有电流产生,并且还产生出热电动势,而电流的大小主要与温度差有关,即温度差越大电流越大。
当测得热电动势后,便可获悉具体的温度数值。
从本质的角度上讲,热电偶是可以将热能转换为电能的能量转换装置。
1.2 技术优势热电偶作为一种温度测量装置,之所以能够在工业生产中得到广泛应用,与其自身所具备的诸多技术优势有着密不可分的关联。
热电偶的技术优势体现在如下几个方面:一是这种装置本身具有非常宽的测量范围,其整体性能相对比较稳定;二是热电偶在温度测量方面的精确度较高,由于测温的过程中,装置是与被测对象直接接触,因此,并不会受到中间介质的影响;三是热电偶热响应时间比较快,从而使其对温度变化的反应十分灵活;四是热电偶能够从-40℃到+1600℃的区间范围进行连续测温;五是热电偶的结构简单,机械强度高,使用寿命长,安全可靠。
2 热电偶温度计量的误差原因及处置技术措施在工业生产中,应用热电偶对温度进行测量的过程中,有时会存在计量误差,这在一定程度上影响了测温结果的准确性。
为此,应当对误差的产生原因进行分析,并采取合理可行的技术措施进行处置。
热电偶测量误差分析
热电偶测量误差分析正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值,保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。
如果安装不正确,会产生热导率和时间滞后等误差,它们是热电偶在使用中的主要误差。
1.安装不当引入的误差热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的8~10倍,安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度。
热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质,致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞,以免冷热空气对流而影响测温的准确性。
热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场,不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差。
热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。
2.绝缘变差而引入的误差如热电偶保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达上百度。
3.热惰性引入的误差由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。
所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。
测温环境许可时,甚至可将保护管取去。
由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。
测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。
当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。
为了准确地测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。
时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。
使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。
在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。
热电偶校验误差分析
热电偶校验误差分析
热电偶是一种用于测量温度的传感器,它的准确性和可靠性决定了它在多个行业的应用。
它是现代测量技术中重要的一环,它的使用可以显著提高生产效率,为质量控制提供可靠的保证。
正确使用热电偶可以降低设备损失和生产成本,也有助于提高生产质量。
鉴于热电偶需要在多种环境下使用,其校验误差也就变得极其重要。
因此,了解热电偶校验误差的分析,有助于更好地设计和使用热电偶,从而提高热电偶的可靠性和准确性,减少其使用中的误差。
对热电偶校验误差的分析主要分为以下几个方面:
(1)热电偶的固有误差分析。
在热电偶外壳和连接件等部分有缺陷时,会出现固有误差,造成热电偶无法准确测量和指示温度。
这时,应经常检查热电偶外壳和连接件的质量以确保其正确性。
(2)温度变化对热电偶误差影响的分析。
当热电偶在环境温度变化时,其内部材料的电阻会发生变化,会影响热电偶的读数,从而导致测量结果的误差。
为了减少这种误差,应尽量避免热电偶受环境温度变化的影响。
(3)负载对热电偶误差影响的分析。
当对热电偶进行外部电路负载时,热电偶上的电流会改变,从而导致测量结果的误差。
为了减少这种误差,应确保热电偶接线正确,且有足够的接线安全性。
(4)抗干扰能力分析。
热电偶受到电场、磁场等干扰时,会影响其正常测量,从而引起测量结果的误差。
因此,应尽量减少热电偶受到电磁干扰的情况,以提高其精度。
以上就是关于热电偶校验误差分析的内容。
通过深入研究,可以更好地了解热电偶的特性,从而提高其使用的可靠性和准确性,为其他系统的传感器测量提供可靠的保证。
热电偶误差分析
热电偶误差分析热电偶是由一对金属针构成的热电元件,它能够检测和测量温度。
热电偶是代温度检测的最重要工具之一,它的技术发展非常迅速,热电偶的精度和可靠性在很大程度上控制了温度测量的精度和性能。
因此,对热电偶的误差分析十分重要,它可以识别和调整热电偶设计,使其满足更高的精度标准。
热电偶误差分析主要集中在四个方面:热电偶传感器材料,热电偶回路电阻,过程温度,以及热电偶传感器稳定性以及热电偶校准。
热电偶传感器材料是对热电偶误差分析的最重要的一部分,传感器材料的选择会影响到热电偶的整体性能,从而影响到热电偶的准确性。
常见的热电偶常用的传感器材料包括铂,铱,铬,铌,钯,等。
这些材料的性能有些不同,在热电偶材料的选择上,应根据测量精度、测量温度范围和热稳定性来进行选择,以确保热电偶的准确性和可靠性。
热电偶回路电阻是热电偶误差分析中的另一个重要因素。
由于热电偶是一种电阻型温度传感器,回路电阻的值会影响到热电偶的精度,如果回路电阻值较低,热电偶的精度会受到影响。
因此,在热电偶制造过程中,需要对其回路电阻进行严格检测,并确保其最终回路电阻符合热电偶设计规格。
过程温度是热电偶误差分析中另一个重要因素,温度的变化会导致热电偶电阻的变化,如果温度的变化太大,热电偶的精度会受到影响。
因此,使用热电偶时,应该根据实际应用场合,选择合适的热电偶产品,以确保精度被保持在一定水平。
热电偶传感器稳定性也是热电偶误差分析中的重要因素。
一般来说,热电偶传感器的稳定性越好,热电偶的精度就越高。
因此,在热电偶制造过程中,应对传感器进行严格的耐温性测试,以确保热电偶在使用过程中的稳定性。
最后,热电偶的校准也是热电偶误差分析的重要环节,热电偶的校准会影响到热电偶的精度,同时也会影响到热电偶的整体性能。
因此,在热电偶使用前,应进行全部校准,并确保热电偶的正确工作。
以上就是对热电偶误差分析的简单介绍,它是进行热电偶设计的重要环节,它能帮助改进热电偶的整体性能,最大程度提高热电偶的精度,从而更好地实现温度检测的要求。
热电偶的使用方法与读数误差分析
热电偶的使用方法与读数误差分析热电偶是一种常用的温度测量仪器,具有应用广泛、测量精度高等优点。
然而,使用热电偶进行温度测量时,我们需要注意一些使用方法和潜在的读数误差。
本文将围绕这两个方面进行详细讨论。
一、热电偶的使用方法1. 接线正确性:热电偶由两种不同金属导线组成。
在进行温度测量时,必须将两根导线正确接入温度测量仪器或控制系统。
一般来说,红色导线连接正极,蓝色导线连接负极。
接线错误会导致读数不准确。
2. 测温环境:热电偶测温的环境也会影响测量结果。
在使用热电偶进行温度测量时,应尽量避开干扰源,如电磁场、强电流等。
同时,尽可能保持测温环境稳定,避免温度波动对测量结果的干扰。
3. 校准:热电偶在使用之前应进行校准,以确保测量结果的准确性。
常用的校准方法有零点校准和一次校准。
零点校准是将热电偶置于已知低温下,使读数为零,用以检查热电偶的零点漂移;一次校准是将热电偶置于已知高温下,与标准温度计进行比较,评估读数误差。
二、热电偶的读数误差分析1. 局部温度差:热电偶是通过测量两个接点的温差来确定温度的。
然而,在某些测量过程中,接点之间可能存在局部温度差,这会导致读数误差。
为了减小这种误差,我们可以采用补偿方法,如将热电偶的接点尽量置于同一温度区域内,或使用补偿电路来消除读数误差。
2. 导线延伸:由于热电偶测量温度的原理,热电偶的导线延伸长度会对测量结果产生影响。
过长或过短的导线延伸都可能导致读数误差。
因此,在应用中,我们需要根据具体情况选择合适的导线长度,或通过对导线延伸长度进行补偿来减小读数误差。
3. 环境温度变化:热电偶的温度测量受到环境温度的影响较大。
在实际应用中,环境温度的变化会导致热电偶产生冷热端电势差的变化,从而引起读数误差。
为了减小这种误差,我们可以在实际测量中采用冷热端环境温度补偿方法,或者使用补偿电路对读数进行修正。
总之,热电偶作为常用的温度测量仪器,具有广泛的应用领域和较高的测量精度。
热电偶误差分析
热电偶误差分析热电偶是测量温度的经典传感器,已有超过一个世纪的历史,并且一直应用于各种行业,如工业、军事、医疗和科学等领域。
热电偶由两种金属(或其他材料)制作而成,它们具有特定的电阻,可以检测和记录周围环境温度的变化。
尽管热电偶测量温度的精度很高,它仍然存在误差,这是由物理过程和技术过程 (比如电路障)导致的。
热电偶误差可以分为多种类型,例如线性误差、回暖效应和延迟效应等。
线性误差是指当温度变化时,热电偶读数与实际温度值之间的偏差。
回暖效应是指温度变化后,传感器读数不会立即改变,而是会一段时间后稳定。
延迟效应也是一种延迟性误差,即当温度变化时,传感器读数的变化会比实际温度变化慢一些。
为了准确测量和记录热电偶的温度变化,必须在设计和应用过程中考虑和控制各种误差因素。
具体来说,需要按照特定的标准仔细选择热电偶的材料,确保电阻值符合要求,并且比较热电偶和标准温度源的读数。
此外,还需要确保热电偶与环境温度接触良好,以减少受热量影响的误差和安装偏差等。
同时,可以通过实验和仿真来更好地分析热电偶误差,以确保它们能够精确测量温度。
实验通常包括将热电偶与标准温度源(发射器)对比测量,以确定它们之间的偏差程度。
这些测量可以在室内或实际应用环境中进行,可以精确记录温度变化,并可以轻松分析出由于环境变化而引起的热电偶误差。
此外,计算机模拟也是常用的热电偶误差分析方法之一。
这种方法使用物理模型对热电偶的行为和特性进行仿真,从而获得更准确的结果,并可以分析热电偶的多种误差。
总之,热电偶的误差分析可以通过多种方法来实现,使用正确的方法能够更好地消除和减少热电偶的误差,从而为温度测量提供更准确的结果。
虽然没有办法完全消除热电偶的误差,但是可以通过精心设计和严格检测来确保它们能进行准确的温度测量。
热电偶定标误差分析
热电偶定标误差分析热电偶定标误差分析一、定义热电偶定标误差是指在热电偶进行定标时,定标温度和实际测量温度之间的差值。
一般情况下,在热电偶定标时,有允许误差范围,但热电偶之间通常有最大允许误差,这取决于热电偶的精度级别和热电耦合器的耐受误差级别。
二、原因1、定标温度的离散程度:热电偶的定标温度一般采用流明源或恒温水槽进行定标,流明源的定标温度具有较高的精度和较少的离散,而恒温水槽的定标温度具有较低的精度和较高的离散。
2、热电偶测量误差:热电偶的测量误差一般来自其输出曲线的不准确以及其阻值精度等因素,热电偶的测量精度主要取决于热电偶在测量温度上的精度等。
3、定标仪失准或测量条件变化:定标仪可能会受到环境温度变化和电源供应不稳定等测量条件影响,使其失准;定标仪测量范围有限,会加大定标误差。
三、影响1、影响热电偶测量精度:热电偶的定标误差会对其准确度产生影响,定标误差越大,测量精度越低。
2、影响设备操作安全:热电偶的定标准确度会影响测量值的准确性,影响监控系统对测量过程的控制和安全,误差过大则可能危及设备的操作安全。
3、影响测量数据完整性:热电偶定标误差过大会影响其测量数据的完整性,影响监控系统的数据分析精度,从而影响对样品性质的判断。
四、控制1、尽量采用流明源定标:流明源的定标方式能有效控制定标误差,应将恒温水槽定标限制在0.5℃~1℃范围内。
2、定期校准:确保热电偶定标的准确度,应定期对其进行校准,根据热电偶使用状况进行调整。
3、使用合适的热电耦合器:使用环境对热电偶定标误差影响较大,应使用热电耦合器,其允许的定标误差取决于耦合器的精度级别。
4、控制环境的温度变化:确保热电偶定标准确,应将环境温度变化小于定标允许误差。
五、总结热电偶定标误差会影响其测量精度和测量数据完整性,影响相关设备操作安全,应采取合理措施来控制定标误差,如采用流明源定标、定期校准、使用适当的热电耦合器以及控制环境温度变化等,以便保持测量精度,确保设备的操作安全性。
对热电偶温度计量误差与修正的分析
对热电偶温度计量误差与修正的分析摘要:热电偶是现代常用温度测量装置,具有测量范围广、测量精准度高以及响应速度快等方面的优势,在温度计量中有着极为出色的表现。
基于此,本文将对热电偶温度计量误差与修正进行分析。
关键词:热电偶温度计量;误差;修正1 热电偶测温工作原理在具体运用热电偶展开温度测量过程中,会借助塞贝克效应,将热导体间温度差转化为电信号,并会在仪表的辅助下,将信号直接转变为我们可以看到的温度数值。
在温度差出现上升状况时,导体间电流也会随之上升,电信号强度会随之加大。
热电偶测量结果精准度较高,整体检测较为灵敏,所需测量时间并不长,具有可和测量物质大面积接触的特点。
人员可在远距离对热点信号展开操控,能够为工业自动化控制模式落实提供可靠技术保障。
热电偶在应用时,也存在着测量精准度会随使用次数增加而出现下降趋势的问题。
为保证测量质量,需要做好测量误差分析与管控,以求为相关生产活动开展提供精准温度参数支持。
2 影响热电偶测温的因素2.1 热电偶本身产生的误差某厂回火炉温度检测系统正常运行一段时间后,发现测得的温度显示值总是滞后于炉内温度变化。
经检查,是热电偶保护管结垢所致。
分析:接触式热电偶测温需要一定的时间来保持与被测对象的温度平衡。
回火时间的长短,与测温元件的热响应时间有关。
热响应时间主要取决于传感器的结构和测量条件。
由于热电偶长期在恶劣的高温环境中工作,沉积在保护管表面的灰尘和熔渣在保护管表面燃烧熔化,导致保护套管结垢,热阻抗增大,由于热电偶的热容量和时间常数增加,热电偶的响应时间延长,使得热端的温度变化总是滞后于被测温度的变化,导致热响应误差。
它不仅使指示温度高,而且造成测量滞后。
2.2 热电偶不同结构的动态响应根据结构的不同,热电偶有两种基本形式:铠装型和组装型。
铠装型由于其快速的热响应时间,用于温度变化迅速的场合。
此外,热电偶丝的厚度和保护管的直径与热电偶的动态响应时间有关。
选择更细的热电偶丝和更小的保护管可以减小热响应误差。
热电偶定标实验误差分析
热电偶定标实验误差分析在温度测量过程中,热电偶有时会产生误差。
我们来分析一下它的误差主要体现在哪些方面。
分度误差:分度误差是指热电偶分度引起的误差,其值不应超过最大允许误差。
主要由标准热电偶的传递误差和测量仪器的基本误差组成。
前者可通过标准热电偶的温度修正值消除或降低;后者是由于热电偶的实际热电特性与分度表的偏差造成的。
由于热电偶的热电特性随材料成分、晶体结构和应力的不同而不同,即使是指数相同的热电偶也不可能完全一致。
这种偏差对于一般工业热电偶的测量来说可以忽略不计,但如果用于精密测量,就要用校准的方法进行修正。
对于有统一刻度表的标准化,刻度的结果是给出与刻度表比较的偏差值;对于非标准化热电偶,分度的结果是给出温度与热电势的对应关系,即热电特性。
它可以用表格或曲线来表示。
按规定条件使用时,热电偶分度误差的影响相对于其他误差较小;但如果超出规定范围使用热电偶,误差较大,应定期检定热电偶。
冷端温度引进的误差:除平衡点与计算点外,在其他各点的冷端温度均不能得到完全补偿,由此产生的误差各热电偶均不相同。
如铂铑一铂热电偶在正常工作条件下约为±0. 04 mV;镍铬-镍硅热电偶约为±0.16mV;镍铬-康铜约为±0.18mV。
补偿导体误差:在规定的工作范围内,由于补偿导体的热电特性与热电偶的热电特性不完全相同而引起的。
如果补偿线使用不当,如不按规定使用或正负极接错,误差会明显增大。
热交换所引起的误差主要由以下3方面组成:A 热平衡不充分所造成的误差:实际测温时,热端末与被测对象充分接触,未达到热平衡而造成的误差。
B 动态测温误差:当被测对象温度变化时,由于温度传感器固有的热惯性和仪表的机械惯性,使温度计示值不能迅速跟踪其变化而造成的误差称为动态测温误差。
它属于动态测温中的难题,通常以前者为主。
被测对象温度变化越快,动态测温误差越大。
C 热损失:热损失指沿电极方向的导热损失和保护管向周围环境的辐射换热损失。
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热电偶测量误差分析一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B连接起来,构成一个闭合回路,就构成热电偶。
如图1所示。
温度t端为感温端称为测量端,温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB(t,t0),因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应".这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示:EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0)式中 EAB(t,t0)-热电偶的热电势;EAB(t)-温度为t时工作端的热电势;EAB(t0)-温度为t0时冷端的热电势。
从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。
要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质:质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不论材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。
这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。
中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。
这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。
同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。
中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB(t,to)等于热电偶在连接点温度为(t,tn)和(tn,to)时相应的热电势EAB(t,tn)和EAB(tn,to)的代数和,其中tn为中间温度。
该定律说明当热电偶参比端温度不为0℃时,只要能测得热电势EAB (t,to),且to已知,仍可以采用热电偶分度表求得被测温度t值。
连接导体定律:在热电偶回路中,如果热电偶的电极材料A和B分别与连接导线A1和B1相连接(如下图所示),各有关接点温度为t,tn和to,那么回路的总热电势等于热电偶两端处于t和tn温度条件下的热电势EAB(t,tn)与连接导线A1和B1两端处于tn和to温度条件的热电势EA1B1(tn,to)的代数和。
中间温度定律和连接导体定律是工业热电偶测温中应用补偿导线的理论依据。
二、各种误差引起的原因及解决方式2.1 热电偶热电特性不稳定的影响2.1.1 玷污与应力的影响及消除方法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。
它与待测温度及热电偶电极上的温度梯度大小有关。
廉金属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。
2.1.2 不均匀性的影响一般来说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热电偶。
2.1.3 热电偶不稳定性的影响不稳定性就是指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。
2.2 参考端温度影响及修正方法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。
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热电偶参考端温度等于0℃为条件的。
在实际使用热电偶时,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。
2.2.1 热电势补正法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)最后再从分度表中查得对应于E(t,0)的温度,这个温度就是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,而且适应各种热电偶。
2.2.2 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。
2.2.3 补偿导线采用补偿导线把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。
2.2.4 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。
2.3 传热及热电偶安装的影响由于热电偶测温是属于接触式测量,当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。
2.3.1 热辐射误差热辐射误差产生的原因是热电偶测量端与环境的辐射热交换所引起的,这是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。
具体方法有:尽量减少器壁与测量端的温差,即在管壁铺设绝热层;在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。
2.3.2 导热误差在测量高温气流的温度时,由于沿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。
具体方法有:增加L/d;将热电偶垂直安装改成斜装或弯头处安装,安装时应注意使热电偶的端对着气流方向,并处在流速最大的位置上;选用热电偶和支杆导热系数较小的材料。
2.4 测量系统漏电影响绝缘不良是产生电流泄漏的主要原因,它对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。
若电测设备漏电,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;降低热电偶的电阻值等方法来降低误差的。
2.5 动态响应误差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。