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一招分辨,熱電偶測量的誤差及其注意事項

文章作者:高氧分析儀    審核:微量氧分析儀    發(fā)布日期 [2010年5月4日]    文章閱讀 [4017]   來源:m.nftsignificance.com

    測量誤差的主要影響因素
1.1插入深度的影響
(1)測溫點的選擇
熱電偶的安裝位置,即測溫點的選擇是*重要的。測溫點的位置,對于生產(chǎn)工藝過程而言,一定要具有典型性、代表性,否則將失去測量與控制的意義。
(2)插入深度
熱電偶插入被測場所時,沿著傳感器的長度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當環(huán)境溫度低時就會有熱損失。致使熱電偶與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差?傊,由熱傳導而引起的誤差,與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護管因其導熱性能好,其插入深度應該深一些(約為直徑的15—20倍),陶瓷材料絕熱性能好,可插入淺一些(約為直徑的10-15倍)。對于工程測溫,其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態(tài)有關(guān),如流動的液體或高速氣流溫度的測量,將不受上述限制,插入深度可以淺一些,具體數(shù)值應由實驗確定。
1.2響應時間的影響
接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達到熱平衡。因此,在測溫時需要保持一定時間,才能使兩者達到熱平衡。而保持時間的長短,同測溫元件的熱響應時間有關(guān)。而熱響應時間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測量條件,差別極大。對于氣體介質(zhì),尤其是靜止氣體,至少應保持30min以上才能達到平衡;對于液體而言,*快也要在5min以上。
對于溫度不斷變化的被測場所,尤其是瞬間變化過程,全過程僅1秒鐘,則要求傳感器的響應時間在毫秒級。因此,普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后,而且也會因達不到熱平衡而產(chǎn)生測量誤差。*好選擇響應快的傳感器。對熱電偶而言除保護管影響外,熱電偶的測量端直徑也是其主要因素,即偶絲越細,測量端直徑越小,其熱響應時間越短。測溫元件熱響應誤差可通過下式確定 [1]。
1.3熱輻射的影響
插入爐內(nèi)用于測溫的熱電偶,將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內(nèi)氣體是透明的,而且,熱電偶與爐壁的溫差較大時,將因能量交換而產(chǎn)生測溫誤差。
在單位時間內(nèi),兩者交換的輻射能為P,可用下式表示:
P=σε(Tw4 - Tt4 )(2—3)
式中 σ—斯忒藩—波爾茲常數(shù)
ε—發(fā)射率
Tt—熱電偶的溫度 , K
Tw—爐壁的溫度 , K
在單位時間內(nèi),熱電偶同周圍的氣體(溫度為T),通過對流及熱傳導也將發(fā)生熱量交換的能量為P′
P′=αA(T-Tt)(2—4)
式中 α—熱導率
A— 熱電偶的表面積
在正常狀態(tài)下,P= P′,其誤差為:
Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/αА(2—5)
對于單位面積而言其誤差為
Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/α(2—6)

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