辉达工控热电偶测温精度分析
热电偶是依靠热介质将热量传给它的热端,根据赛贝克(Seeback)效应产生的热电势大小来判断温度高低的。热介质向热端传热的前提是必须有温差的存在。因此测得的温度并不是实际的热介质温度,即存在着测温误差。如果再考虑到测温系统各组成部分的误差,测温的动态误差,气流及热交换引起的误差等项的影响,实际的测温误差可达30℃~50℃,甚至可能超过100℃,对产品的质量和数量的影响是很大的。
机械厂的锻造加热炉、热处理炉,工业用窑炉及化工反应釜等都需控制温度(600℃以上),有的还要严格控制温度(测温允差≤5℃),因此提高热电偶测温精度是十分必要的。例如某些合金钢的始锻温度不准,会使锻件在锻造时开裂或锻造温度范围过窄,增加了火次和烧损。热处理温度控制不准,影响金属内部的组织结构和机械性能。窑炉控温不准,影响烧制件质量。化学反应控温不准,会有危险。
当前采用的自动控温系统,可以消除某些测温误差,却不能基本上消除测温误差。因为测温系统中各部件选择、安装不合理,热工参数选择不当,没有采取减小测温误差的适当措施,依然会产生较大的测温误差。
接下来根据误差理论,综合分析了热电偶测温时各种测温误差产生的原因、减少测温误差应采用的措施。
测温系统各部件产生的测温误差
1. 热电偶材料不均引起的测温误差
用退火法不能完全消除。慈孝误差虽属系统误差,但其大小无法估计,一般并入热电偶分度误差中考虑。
2. 热电偶的分度误差
热电偶的热电特性与统一分度表的差值,常给定极限范围。例如铂铑——铂热电偶测温超过600℃时,允许误差范围为被测温度的±0.5%(超过±3℃)。此项误差属系统误差,定期对热电偶进行校验,可仅考虑校验误差。
3. 补偿导线与热偶丝热电特性不同引起的测温误差
误差值较小,可以忽略。例如铂铑——铂热电偶的冷锻低于100℃时,误差值仅为±0.03℃。
4. 热电偶安装位置引起的测温误差
当温度梯度较大时,热电偶的热端应准确地位于待测温度点。否则将引起较大的测温误差。
5. 冷端温度t0的补偿误差
采用机械零点调节法时,需将机械零点调至E(t0,0)处,这里既包含了t0的测试误差,仪表调整及示值误差,还有t0不断变化引起的误差。这个误差值较大而且计算麻烦。
采用冷端恒温(但t0≠0)补偿或电桥补偿时,存在着冷端温度变化范围内的非线性误差。采用控温系统,此项误差可基本消除。
6. 显示仪表的示值误差
由显示仪表的精度确定。
7. 线路电阻值引起的误差
动圈式仪表对外接总电阻值有严格的要求,当R线值有偏差或随时间变化时,会引起测温误差。
8. 自动控温系统各元件的输出误差及反馈时间之后引起的误差
以上各项误差是相互独立的,其中1至4项为未定系统误差,宜用绝对和法合成。5至8项为随机误差,应按独立随机误差求和公式合成。
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