浅析工业热电偶使用及温度计量

张睿

摘要：随着国家发展技术水平的飞速发展,热电偶在工业发展方面获得了较高的肯定,但是在航空机载测试的实践中仍然会出现较多的缺陷,这就需要有关人员应当进一步提高检测效率,进一步开发新的测量方法,以便为国家的经济社会发展作出贡献。因此,文章重点从热电偶温度测量所具有的优点、热电偶温度测量的缺点、以及热电偶测温的难点等几方面展开研究,笔者给出了相应意见,并提交给了有关人员,意在与同行相互沟通,以供参考。

关键词:热电偶;飞机制造;温度计量;优化途径

温度是物理学中最常见的物理量之一,它对飞机制造和科学技术发展都有着举足轻重的影响。同时,它又是工业制造业中的关键技术参数。在热物理学中,由于物体的各个性质和自然变化规律都同水温密切相关,热伴随力技术在生产中的影响也日益重要,对水温的测定显示了更重要的热科学意义。此外,由于其所附带的产品质量传感器也应运而生并在生产中起了巨大作用,它的测定精确度也为产品生产的效果和性能带来了重要作用。在传统的工业化生产中,热电偶等质量传感器应用也较为普遍。它不仅在石油加工、化学、电力、军事、航空等领域中被广泛使用,此外,在医疗仪器设备、科学仪表、电子测量、医药产品、家电和车辆生产过程中,该传感器也被赋予了重任。

一、热电偶的工作原理

热电偶工作时测定环境温度的最主要基本原理就是用塞贝克效应,接着再把温度差变换为电讯号,最后再用仪器把无线电讯号变换为数字信号,也就是在仪器上所显示的数字值。当环境温度差越大时,由于不同导线之间的电压变化也会越强,所产生的电流密度信息也是愈强,在仪器上所显示的测量环境温度数值也就更大,因此二者即为正关系。热电偶精度高、灵敏度高、测量时限短,实现了既快又准的目的,并且可以直接触及待测物体也是其最大优点。不过由于热电偶使用时限的加长,导致准确度也会逐步降低,如果出现了系统误差,就必须对其误差源进行不断分析,并对其加强维修、养护和校准,如此才可以有效防止过大的系统偏差,从而提高了测量的准确性。

二、热电偶使用中的注意事项

①按照设定的测试环境温度的条件,在温度计算中选用最适宜的热电偶类型。②所选用的冷端补偿器则需要按照现场的环境条件选用。③的热电偶温度计算装置放入深度不可以任意对其加以更改,并且必须确保放入中间部位。④在实际应用热电偶温度测量仪表中,必须确保所应用的工作环境相同,以防止过大的环境温度变化对保护管产生伤害。⑤热电偶温度测量仪表的实际应用中必须重视相关安全保护器的使用情况。⑥作为热电偶的安全保护器来讲,必须对其进行经常更新。⑦在热电偶接线操作中必须严格的根据说明书操作,并且需要接触到补偿线的正负极。

三、热电偶测量过程中需要注意的问题

3.1热电偶的安装不合理引起的问题

热电偶在对测物质进行测量中,地点的选取非常的关键,对其准确度作用很大。如果位置选择不正确,或者插入深度不达应用范围,热电偶的误差也将相应增加。同时由于各种物质的导热性能差异,在使用热电偶前,还必须先对插入深度加以修正和调节,并多次测量温度以判断深度,否则误差的减少就很难做到。

3.2热辐射及导热问题

测量误差的原因之一就是热辐射。由于材料辐照温度变化很大,所以有时就会对正在测温的热电偶测量端形成热辐射干扰,因此误差也就会相应增大。而导热误差就热电偶本身构造所引起的温度偏差,而由于电极导热的二端长度有不同,所以也会产生相应的温度差,也就会造成检测的温度误差偏大。

3.3热电偶的响应问题

热电偶的动态反应问题是当热电偶接触待测物时,其信号的反馈时限超过了正常反应时间。热电偶为插人式测量,必须测温端与待测物环境温度没有差异,方可完成视觉信息的转换。所以,这个反应时间的大小直接关系到其精度。这些传感器受构造环境和所用环境温度情况的限制。在静态测定中,热电偶精度好,精确度也好。但当待测的环境温度是变化状况时,热电偶或不能和这个情况下保证环境温度一致,就会造成动态响应误差,从而使每一小时的测定数值都产生了偏差。

3.4测量系统漏电问题

热电偶组织存在缺陷,外包裹绝缘体衰老或断裂,引起漏电。温度差所产生的热电流密度损失,热电势影响,使得测定的结果和实际情况完全相悖,或系统故障而无法表示测定值。

四、热电偶温度计量优化途径

4.1合理选择测温点与插入深度

选取合适的距离和深度对热电偶测量温度控制也十分重要。收集待测量部位数据信息,并且对数据加以分门别类整合,找出最合适的检测点,就能够提高测量的精度,减少测量错误,良好的测量和管理温度。全面分析热电偶的构造、密封性、质量等因素,加上深入测量实际,并研究总结原理,由此来决定最大深度。尽管一些测量条件具有差别,但为防止温度超差现象,所以还是必须经过试验决定最大深度。

4.2热辐射及导热问题的修正

热辐射误差的校正方式主要有以下几点:第一点是以对流的形式,来减小辐射热强度;第二点就是采用隔离的方式控制热交换。而导热误差的调整基本上就是这样的,通常都是采用增加对流现象来减少传导性传热的方式来调整的。

4.3热电偶动态响应问题的修正

热电偶动态反应能力也是其灵敏度的重要体现。通过提高热灵敏度,就可以提高热响应。可以从提高热传感器的响应速度和调小滞后时间二个方面来校正。科学研究表明,热电偶热反应越快,其触点尺寸就越细小,热接触面也大。所以,在进行校准时,除了可以修改测量端形状外,将触点尺寸精细化,同时也应将与待测物的热接触范围加大,以便减少与的热反应滞后时间。另外,可以选择导热性能较强,热反应更快的金属材料作为感应器,使动态响应误差降在安全水平内,可以使热电偶的良好特性充分地发挥出来。

4.4测量系统漏电问题的修正

热电偶检测温度系统的额定电流,但绝缘层易于老化,因此需要定期维护、检查及维修,才能减少漏电误差。另外,还可以增加热电偶直径,或者增加保护层等方式来减少误差或超差。

4.5加强对温度计量设备的检测

高温测量仪器的存放要求非常严苛的条件要求,如果在强酸的条件下就会造成高温测量仪器的破裂,也会造成仪器在测量中不能的准确计量。所以,首先应该有专业的技术人员来负责管理高温测量操作的仪器设备,防止高温测量仪器设备的丢失和损毁的现象出现。在采购高温测量仪器设备前,就必须规划出所需要仪器设备型号的计划,然后严格按照规划进行购买仪器设备,并且购买了仪器设备以后必须对仪器设备实施规范化管理,防止仪器设备的流失和损毁。

4.6温度测量与设备死机问题的解决方法

(1)首先应当关闭电源,并在三十秒钟以后再对其进行重新启动,若再次启动系统后毫无处理结果,则说明其的系统已经发生问题,并需要请专门修理机构进行修复。而此时还必须及时将故障情况报告给电工和电气技术人员,并委托专业师傅对系统加以处理,而不得自己开机维修,否则会由于使用的问题而导致整个系统完全崩坏。(2)要进行保养检查,因为设备如人,如果长期不维护就很容易发生内部坏死情况,设备的热反应灵敏度就会大幅度降低,准确度也就会遭到影响,从而大大降低了温度测量工作的准确性。检查和维修温度测量系统设备的方法有很多种,其中之一采用辐射检测方法,就需要对设备周围环境进行校准。

五、结束语

综上所述,热电偶温度测量项目的实施对工业领域具有重大效益,对工业的可持续发展产生着非常关键的影响。热电偶高温测量项目的顺利开展需要各类测量设备和技术的支撑,采用合理的方法才能充分发挥其重大功能。热电偶高温测量具有许多优点,在工业中使用普遍,企业必须对之有较多的关注,加大对高温测量项目的开展,结合发展形势,改良创造出与时俱进的高温测量方法。

参考文献：

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