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如何解决温度传感器测量导致的偏差
来源: | 作者:business-441 | 发布时间: 2017-01-04 | 21 次浏览 | 分享到:

目前广泛使用的温度传感器,其感温元件以热电偶和热电阻为主。热电偶结构简单,测温范围广,测量准确度高,动态响应速度快,使用、安装、维修、保养都很方便。但是其测温准确度难以控制在0.2℃ 以内,使用时还必须使参考端恒定,而且易受被测介质和环境气氛影响。如果在低温实验室中,且测温精度要求较高,建议使用铂热电阻。由于铂热电阻稳定性好、准确度高、不易氧化,特别是不受参考端温度变化的影响,所以在相同使用条件下,应优先选择铂热电阻。在实际使用中由热电偶引起的温控仪测温不准的原因,除电偶自身不合格外,主要有以下几方面:

(1)热电偶的类型、准确度等级。不同型号、不同等级的电偶测量误差也不同,从而引起温控仪的测量偏差。使用中应根据工艺要求选择符合测量温度要求的电偶,尽量减少误差源。

温度传感器的选型:测量温度低于1300℃时可选用K型或N型电偶;测量温度为-200~300℃时可选用Pt100型铂热电阻或T型热电偶,也可选用E型热电偶;测量温度为1000~1400℃时可选用S或R型热电偶;测量温度为1400~1800℃时可选用B型热电偶;测温温度为1800℃以上时可选用钨铼热电偶。

(2)热电偶的安装位置不当和使用环境的影响都会对温控仪造成测量偏差。常见的错误有,热电偶插入深度不够,正负极接反,安装不固定导致在高温下因自重而弯曲。国家标准中对热电偶的安装使用有明确规定,一般热电偶插入深度应不小于保护套管外径的8~10倍。安装要固定,尽可能保持垂直,可用耐热金属支架支撑,以防保护管在高温下变形。每次拆卸后必须放回原位,否则会影响温度场的均匀性,直接导致控制温度发生偏差。还有就是热电偶由于环境、使用温度及绝缘材料、保护套管的影响,电极变质、工作端霉变,在使用一段时间后,其热电特性将发生变化,超过规定范围就会使电偶发生测温偏差。所以热电偶应尽量装在环境影响比较小的地方,特别是要远离强磁场的干扰。如果热电偶的补偿导线靠近高压线平行铺设,将会在高压电场作用下,通过补偿导线与地之间的分布电容而引入干扰电压。

(3)补偿导线引入测量误差。由于与温控仪连接时要使用补偿导线,且补偿导线也有不同型号和等级,它的选型、安装不当也会引起温控仪的测量偏差。除劣质产品外,一些常见错误有补偿导线型号不对、准确度等级不够、正负极性接反等。应尽量避免补偿导线破损、短路。运行中热电偶难免受到外界影响,热电偶(补偿导线)输出之间会出现交流电压,这种现象称为线间干扰(见图4)。如果有磁场干扰还应进行屏蔽,最好把补偿导线装入接地的钢管内。在铺设补偿导线时,应尽量缩短其长度以免线路电阻过大,影响测温仪测量精度。其次,由于长时间在高温下运行,电炉的炉砖、热电偶保护管和绝缘材料的绝缘性能会迅速下降,使电炉的加热电源泄漏到热电极上,热电偶与大地之间就会出现干扰电压,高温漏电是对地干扰的主要原因(见图5)。如果热电偶测量回路附近有大功率用电设备,且其绝缘不良,则将产生地电流。当热电偶测量回路有两个接地点时,例如补偿导线一端接地,而热电偶测量端与金属保护管连接成为第二个接地点,则由于对地电位不同,会产生泄漏电流,从而带来干扰(见图6)。