针对热电偶检定方法及分析及对策

针对热电偶检定方法及分析及对策

在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。

1、热电偶测温原理及检定方法

1.1热电偶测温原理

其测温原理是基于热电效应原理,即两种不同成分的导体焊接或绞接在一起,当其两端处于不同的温场中时,在回路中就会产生热电动势(由温差电势和接触电势组成),通过测量热电动势的大小直接或间接得到所要测量的温度。

1.2热电偶检定方法

工业热电偶的检定方法常用比较法,即利用高一级的标准热电偶和被检定热电偶直接比较的一种分度方法,操作时将被检和标准热电偶捆扎在一起放入检定炉。比较法又分为双极法、同名极法、微差法,在校准实验室实际工作定中,我们使用双级法:将被检定热电偶和标准热电偶捆扎后,置于检定炉子同一温度下,用电测设备分别测出标准热电偶和被检热电偶的热电势值,再利用分度表上的热电势和标准证书上的相应温度点的电势值、各种热电偶在各个分度点上的微分热电势就可以求出被检定热电偶在该温度点上与分度表的偏差。

2、存在问题的分析及对策

2.1热电动势值偏大或偏小

结合检定的实践及热电偶的结构和特性,综合考虑产生这种情况的原因可能有6个方面。

1)电极弯曲。热电偶丝细而软,极易变形,当偶丝发生折叠、扭曲等塑性变形使热电极的偶丝中产生应力,从而改变了热电偶的热电特性。变形热电偶测量的结果准确性受到影响,为此,检定前,一定要把偶丝拉直。

2)热电偶参考端温度偏高。在热电偶检定时,我们通常将热电偶的参考端置于0℃恒温器中,使得热电偶的参考端温度为0℃,在实际检定工作中参考端温度可能会因为炉温升高而发生变化,从而影响测量结果。对于这种情况,可以使用经计量确认合格,温度始终保持为(0±0.1)℃的零度恒温器,也可以不断配置冰水混合物,以调整参考端温度,或采用热电势补正法,用公式E(t,O)=E(t,t1)+E(t1,O)计算参考端温度偏离0℃时的热电动势值。公式中E为热电偶的热电动势值,t为热电偶的测量端温度,t1为热电偶检定过程中参考端实际温度。另外,还有一种利用半导体制冷原理制成的电子式冰点装置,可以使热电偶参考端温度保持在(0±0.05)℃,而且其体积小、操作简单、使用方便。

3)检定炉的轴向温场不符合要求。热电偶检定炉的温场在检定规程中有要求,要求最高均匀温场中心与炉子几何中心沿轴线上偏离不大于10mm,均匀温场长度不小于60mm,半径为14mm范围内,任意两点间温差不大于1℃。热电偶检定炉的温场特别是轴向温场是否符合要求是决定其检定质量和准确性的关键因素,热电偶检定炉子一般都是电阻炉子,电阻炉子经过一定时间的使用后发热元件发生变化,从而使得炉子的性能发生变化,甚至不能满足检定炉子均匀温场的技术指标和要求,为此必须定期对检定炉子轴向温场温度分布进行测试,有条件的话可以同时进行纵向温场温度分布的测量,确保温场的性能和技术指标符合国家规程的要求。

4)热电极被污染。热电偶丝被污染,甚至被氧化,会使得热电极偶丝表面不光亮、发暗发黑,这时候的热电极热电特性极其不稳定,测量的数据准确性较差,因此,要对其进行清洗,消除污染层。

5)热电偶插入的深度不当。国家检定规程JJG141-2000《工作用贵金属热电偶》、JJG351-1996《工作用廉金属热电偶》中对热电偶的插入深度有严格的规定。必须保证热电

偶测量端置于检定炉最高温区(至少保证测量端置于有效的均匀温场中),由于在实际操作中,热电偶的位置多少会有所移动,幅度过大导致插入深度不当,使得热电偶的测量端没有被置于检定炉的最高温区,造成测量结果的不准确,误差超出允许范围。因此,必须按照检定规程的要求,对热电偶重新装炉,再次进行检定。

6)绝缘层破坏,造成外电源进入或造成漏电,也有可能有干扰信号进入。此时,必须查明原因,有针对性地修复或更换绝缘材料,检查干扰源,设法排除。

2.2在检定过程中出现数据零值

根据分析,出现这种情况可能是有以下3个因素造成的:

1)补偿导线间短路。在热电偶的检定中,出现这种情况的可能性比较大。在热电偶装炉、接线时造成补偿导线短路,此时读取的数据为零值,遇到这种情况,首先检查补偿导线,或重新更换补偿导线或使短路处重新绝缘。

2)热电偶内部出现局部短路。此时将热电偶取出,检查短路部位,存在两种情况:第一,在焊接的工作端有可能断开,热电极没有实际焊接在一起,而是简单铰接在一起,铰接没有按照标准执行,或者焊接点上是虚焊。第二,绝缘损坏,使得热电极短路,此时应该修复绝缘,再次安装检定。

3)回路断线、接线柱松动。检查接线回路,找到断线或松动处,重新接线或拧紧。

2.3在检定过程中,热电动势不稳定

检定中的热电偶热电动势不稳定,经过分析,可能存在的原因有以下3方面:

1)热电偶接线柱和热电极接触不良,在热电偶检定过程中如若出现这种情况,首先检查接线柱和热电极是否接触牢固可靠。

2)热电偶热电极或测量端将断未断,有断续连接现象。出现这种情况时,测量的热电动势往往不断发生漂移,极不稳定,如果断点在测量端,必须重新焊接后进行再次的检定。

3)外部的振动也可使得测量值不稳定,出现这种情况时,应采取减振措施,将热电偶牢固安装。

热电偶具有三大优点：1、测量精度高。因直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

2、测量范围广。常用的热电偶从零下50度——1600度均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269度（如金铁镍铬），最高可达2800度（如钨、铼）。

3、构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。由于它的优良特性，应用范围也越来越广泛，懂得热电偶检定方法及分析及对策也越来越重要。更多信息关注：E讯网