Prawidłowe zastosowanie przewodów kompensacji termopary w pomiarze temperatury

Druty kompensacyjne termopary były szeroko stosowane w pomiarze temperatury termopary. Jeśli rozumiesz zasadę, funkcję, metodę działania i środki ostrożności przewodów kompensacyjnych termopary, możesz w pełni wykorzystać funkcję przewodów kompensacyjnych termopary, w przeciwnym razie będzie ona wycofać się. W produkcji przemysłowej, chociaż termopary były szeroko stosowane jako czujniki temperatury do pomiaru i kontroli temperatury, a ludzie są z nimi zaznajomieni, jeśli nie zwracamy uwagi na prawidłową metodę użytkowania, może powodować znaczne odchylenie w pomiarze i kontroli temperatury, aw poważnych przypadkach bezpośrednio powodują straty ekonomiczne. Dlatego należy to traktować poważnie.
1, Wprowadzenie do zasady pomiaru temperatury termopar
Obwód złożony z dwóch różnych homogenicznych materiałów A i B nazywa się termoparą. A. Punkty kontaktowe połączone na obu końcach materiału B są reprezentowane odpowiednio przez J1 i J2. Jeśli temperatura T1 i T2 punktów styku J1 i J2 są różne, potencjał elektryczny zostanie wygenerowany w obwodzie, który zwykle nazywany jest potencjałem termoelektrycznym. Gdy materiał B - czas, wielkość potencjału termoelektrycznego zależy od różnicy temperatury między T1 i T2, wyrażoną przez wzór jako
Eab (t1, t2)=eAB (t1)+eBA (t2)=eAB (t1) -eB (t2) (1)
W wzorze: Materiał EAB (T1, T2) jest A termopara B ma różnicę potencjału termoelektrycznego między temperaturami połączenia T1 i T2.
EAB (T1) - A potencjał w punkcie B, gdy temperatura wynosi T1.
EAB (T2), EBA (T1) - A potencjał w punkcie B temperatury T2 jest równy wielkości i przeciwnie pod względem znaku.
In order to unify thermocouple materials and standardize them, relevant national standards have stipulated the composition of thermocouple material A The components of B Purity and provided A The combination form of material B is named with a single letter, such as K-type, S-type, etc. For the convenience of use, the temperature values ​​and potential relationships of various types of thermocouples are unified as the potential values ​​relative to 0C, represented Tutaj jako t 0 i różne typy tabel kalibracji termopary są tworzone dla łatwego odniesienia i obliczeń.
W porównaniu z formą na rycinie 1, wzór (1) jest przekształcony w
Eab (ti, t2)=eab (t1, t 0)-eab (t2, t 0) (2)
Formuła (2) to praktyczna formuła, której obecnie używamy, o ile znamy T1 T2, EAB (Ti, T 0) i EAB (T2, T 0) można znaleźć z tabeli studiów.
Dwa przewody kompensacyjne termopary
Po pierwsze, przeanalizujmy prawo przewodu połączenia i pośrednio w temperaturze termopar.
W praktycznych zastosowaniach zawsze istnieje odległość między instrumentami pomiarowymi i kontrolnymi i termoparami. Materiały C i D pośrodku to także dwa homogeniczne materiały. Zgodnie z prawem przewodnika pośredniego w termopar, ekspresję zmierzonego potencjału całkowitego EZ można wyprowadzić w następujący sposób:
EZ=eab (t1, t3)+ecd (t3, t2) (3)
Równanie (3) to prawo przewodu połączenia termopary. Jeśli połączenie nie jest w jednej sekcji, całkowity potencjalny EZ jest również sumą każdego sekcji. W pomiarze mamy nadzieję, że całkowity potencjał na końcu pomiaru jest termopara EAB (T1, T2), co jest wygodne do kontrolowania pomiaru instrumentu, aby zapobiec generowaniu dodatkowego potencjału przez połączenia pośrednie. Wyrażenie to:
Eab (t1, t2)=ez=eAB (t1, t3)+eAB (t3, t2) (4)
W równaniu (4) T3 jest określany jako temperatura pośrednia, dlatego jest również znany jako prawo temperatury pośredniej. Wymaga to od nas znalezienia pewnej materialnej płyty CD, jego cechy to:
Ecd (t3, t2)=eAB (t3, t2) (5)
Materiał, który spełnia równanie (5), nazywa się drutem kompensacyjnym termopary. Ponieważ istnieje wiele rodzajów termopar, istnieje również wiele rodzajów przewodów kompensacyjnych termopary.
3, Powszechne błędy w użyciu drutów kompensacyjnych i wynikających z nich błędów
1. Podłącz dodatnie i ujemne zaciski przewodu kompensacyjnego termopary za pomocą termopary
Jeżeli bieguny dodatnie i ujemne przewodu kompensacyjnej termopary są podłączone do odwrotnej z dodatnimi i ujemnymi biegunami termopary, a bieguny dodatnie i ujemne termopary są prawidłowo połączone z dodatnimi i ujemnymi biegunami instrumentu, przyjmując termoparę typu K jako przykład. Ten błąd jest dość powszechny w aplikacjach, ponieważ po połączeniu trend zmiany temperatury kontrolowanego obiektu jest zgodny z instrumentem wyświetlania. Ponadto wiele produktów z drutu termopary ma obecnie niestandardowe znakowanie, co utrudnia rozróżnienie; Niektórzy producenci nawet nieprawidłowo oznaczają kolory. Poniżej znajduje się analiza błędów spowodowanych przez tę sytuację.
Jeśli jest poprawnie połączony, całkowity potencjał termoelektryczny otrzymany przez instrument jest
Ez=ek (ti, t3)+ekx (t3, t2)=ek (t1, t3)+ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6)
Z powodu błędu połączenia, zgodnie z prawem przewodów pośrednich, całkowity potencjał termoelektryczny otrzymany przez instrument wynosi
Ez=ek (t1, t3)+ekx (t3, t2) (7)
W przypadku przedłużonych przewodów kompensacyjnych KX istnieją
E'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
Oblicz błąd generowany przez wartość pomiaru przyrządu
Ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
Temperatura w pobliżu ogólnego pieca przemysłowego jest co najmniej 8 stopni wyższa niż temperatura w pomieszczeniu kontrolnym. Tak więc wynikowy błąd jest dokładnie dwukrotnie większy niż wartość kompensacyjna przewodu kompensacyjnego. W przypadku termopar typu K różnicowa wartość potencjału jest na ogół około 40 ° C/(μ V), a zmierzona temperatura jest o około 16 stopni niższa niż temperatura rzeczywistej. Jeśli temperatura kontrolna jest ustawiona na 600 stopni, faktyczna temperatura powinna wynosić około 616 stopni.
Z powyższej analizy można zauważyć, że gdy bieguny dodatnie i ujemne przewodu kompensacyjnego termopary są odwrócone, nie tylko nie kompensuje, ale także podwaja błąd w porównaniu do nie łączenia przewodu kompensacyjnego. Dlatego przy łączeniu go należy wziąć pod uwagę biegunowość przewodu kompensacyjnego.
2. Zastosowany model drutu kompensacyjnego jest nieprawidłowy
Jeśli ten sam rodzaj drutu kompensacyjnego jest sparowany z tym samym typem termopary, błędy nadal wystąpią, jeśli wybrany typ przewodu kompensacyjnego jest nieprawidłowy. Zakładając, że używana jest termopara typu S, wybrany jest drut kompensacyjny KX termopary typu K.
Zgodnie z prawem przewodnika pośredniego, całkowity potencjał termoelektryczny otrzymany przez instrument wynosi
E'Z (t1, t2)=es (t1, t3)+ekx (t3, t2) (10)
Jeśli drut kompensacyjny typu S jest używany poprawnie bez uwzględnienia błędu własnego przewodu kompensacyjnego, całkowity potencjał mierzony przez instrument to EZ (T1, T2)=es (T1, T3)+Es (T3, T2) (11)
Ze względu na wybranie niewłaściwego przewodu kompensacyjnego wartość pomiaru przyrządu spowodowała błędy, jak pokazano w równaniach (10) - (11)
Ez'-ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
Jeśli temperatura pracy termopary typu S wynosi 900 stopni, a temperatura otoczenia w pokoju kontrolnym wynosi 25 stopni, nadal zgodnie z stopniem t 3-- t 2==8, sprawdź osobno tabel kalibracji Par i Kair K i uzyskaj różnicę potencjałową jako różnicę jako potencjał
Ekx (t3, t2) -es (t3, t2) =0. 278mv
Temperatura mierzona za pomocą przyrządu jest wyższa niż rzeczywistą temperaturę. Jeśli instrument jest kontrolowany na poziomie 900 stopni, faktyczna wartość wynosi tylko 875,1 stopnia, z błędem 24,9 stopnia.
Jeśli biegunowość zostanie ponownie odwrócona w powyższej sytuacji, wartość pomiaru instrumentu będzie wyższa. Gdy instrument wyświetla 900 stopni, faktyczna temperatura wynosi 933,2 stopnia, z błędem 33,2 stopnia.
3. Mieszanie przewodów kompensacyjnych ze zwykłymi przewodami
W praktycznych zastosowaniach często okazuje się, że zwykłe przewody są używane do łączenia drutów kompensacyjnych ze względu na ich niewystarczającą długość lub odcinek zwykłego przewodu jest podłączony po zerwaniu przewodu kompensacyjnego.
4, środki ostrożności dotyczące korzystania z kompensacji przewodów
1. Wybór przewodów kompensacyjnych
Drut kompensacyjny musi być poprawnie wybrany zgodnie z typem zastosowanej termopary i okazji, w której jest używana.
2. Połączenie kontaktowe
Staraj się zachować temperaturę dwóch punktów styku jak najbliżej terminalu termopary. Temperatura w punkcie połączenia z zaciskiem przyrządu powinna być tak blisko, jak to możliwe. W obszarach, w których w szafce instrumentu znajduje się wentylator, punkty kontaktowe powinny być chronione, aby zapobiec dmuchaniu wentylatora bezpośrednio do punktów kontaktowych.
3. Użyj długości
Ponieważ sygnał termopary jest bardzo niski, na poziomie mikroprolut, jeśli jest używany na długich odległości, tłumienie sygnału i silne zakłócenia elektryczne w środowisku mogą powodować zniekształcenie sygnału termopary, co powoduje niedokładny pomiar temperatury i kontrolę. W ciężkich przypadkach mogą wystąpić fluktuacje temperatury podczas kontroli. Na podstawie doświadczenia zwykle lepiej jest kontrolować długość drutu kompensacji termopary w odległości 15 metrów. Jeśli przekracza 15 metrów, zaleca się użycie nadajnika temperatury do transmisji sygnału. Nadajnik temperatury przekształca wartość potencjalną odpowiadającą temperaturze w prąd stały dla transmisji i ma silną zdolność przeciw interferencji.