Utilizarea corectă a firelor de compensare a termocuplei în măsurarea temperaturii

Firele de compensare a termocuplei au fost utilizate pe scară largă în măsurarea temperaturii termocuplei. Dacă înțelegeți principiul, funcția, metoda de acțiune și precauțiile firelor de compensare a termocuplei, puteți utiliza complet funcția firelor de compensare a termocuplei, altfel se va întoarce. În producția industrială, deși termocuplurile au fost utilizate pe scară largă ca senzori de temperatură pentru măsurarea și controlul temperaturii, iar oamenii sunt familiarizați cu ei, dacă metoda de utilizare corectă nu este acordată atenție, poate provoca o abatere semnificativă în măsurarea și controlul temperaturii și, în cazuri severe, poate provoca în mod direct pierderi economice. Prin urmare, ar trebui luat în serios.
1, Introducere în principiul de măsurare a temperaturii termocuplelor
Un circuit compus din două materiale omogene diferite A și B se numește termocuple. A. Punctele de contact conectate la ambele capete ale materialului B sunt reprezentate de J1, respectiv J2. Dacă temperatura T1 și T2 din punctele de contact ale J1 și J2 sunt diferite, un potențial electric va fi generat în circuit, care este de obicei denumit potențial termoelectric. Când un material de sincronizare B, amploarea potențialului termoelectric depinde de diferența de temperatură dintre T1 și T2, exprimată de formulă ca
Eab (t1, t2)=eab (t1)+eba (t2)=eab (t1) -eab (t2) (1)
În formula: materialul EAB (T1, T2) este un termocuple al B are o diferență de potențial termoelectric între temperaturile de joncțiune T1 și T2.
EAB (T1) - A potențialul la punctul B când temperatura este T1.
EAB (T2), EBA (T1) - A Potențialul la temperatura punctului B este egal în mărime și opus în semn.
Pentru a uni materialele termocuple și a le standardiza, standardele naționale relevante au stipulat compoziția materialului termocouple A componentele purității b și au furnizat o formă combinată a materialului B este numită cu o singură scrisoare, cum ar fi k-tip, tip S-Type, etc. pentru că valorile potențiale ale utilizării și valorile de temperatură {{2 # T 0, iar diverse tipuri de tabele de calibrare a termocuplei sunt făcute pentru o referință și calcul ușor.
Comparativ cu forma din figura 1, formula (1) este transformată în
Eab (ti, t2)=eab (t1, t 0)-eab (t2, t 0) (2)
Formula (2) este formula practică pe care o folosim în prezent, atât timp cât știm T1 T2, EAB (Ti, T 0) și EAB (T2, T 0) pot fi găsite din tabelul de absolvire.
Două fire de compensare a termocuplei
În primul rând, să analizăm legea conductorului de conexiune și legea intermediară a temperaturii termocuplelor.
În aplicații practice, există întotdeauna o distanță între instrumente de măsurare și control și termocuple. Materialele C și D la mijloc sunt, de asemenea, două materiale omogene. Conform legii conductorului intermediar în termocuple, expresia pentru potențialul total măsurat EZ poate fi derivată după cum urmează:
Ez=eab (t1, t3)+ECD (t3, t2) (3)
Ecuația (3) este legea conductorului de conexiune la termocuple. Dacă conexiunea nu este într -o secțiune, potențialul total EZ este, de asemenea, suma fiecărei secțiuni. În măsurare, sperăm că potențialul total la capătul de măsurare este termocuple EAB (T1, T2), care este convenabil pentru controlul măsurării instrumentului pentru a preveni generarea potențialului suplimentar de conexiuni intermediare. Expresia este:
Eab (t1, t2)=ez=eab (t1, t3)+eab (t3, t2) (4)
În ecuația (4), T3 este denumită temperatura intermediară, prin urmare, este cunoscută și ca legea temperaturii intermediare. Acest lucru ne impune să găsim un anumit CD material, caracteristicile sale sunt:
ECD (t3, t2)=eab (t3, t2) (5)
Materialul care satisface ecuația (5) se numește firul compensator al termocuplei. Deoarece există multe tipuri de termocuple, există, de asemenea, multe tipuri de fire de compensare a termocuplei.
3, Erori comune în utilizarea firelor compensante și a erorilor rezultate
1. Conectați terminalele pozitive și negative ale firului de compensare a termocuplei în sens invers cu termocupla
Dacă polii pozitivi și negativi ai firului de compensare a termocuplei sunt conectați invers la poli pozitivi și negativi ai termocuplei, iar poli pozitivi și negativi ai termocuplei sunt conectați corect la poli pozitivi și negativi ai instrumentului, luând ca exemplu termocupla de tip K, ca exemplu. Această eroare este destul de frecventă în aplicații, deoarece după conectare, tendința de modificare a temperaturii obiectului controlat este în concordanță cu instrumentul de afișare. Mai mult decât atât, multe produse cu sârmă de compensare a termocuplei au în prezent etichetare non-standard, ceea ce face dificilă distincția; Unii producători chiar etichetează în mod incorect culorile. Mai jos este o analiză a erorilor cauzate de această situație.
Dacă este conectat corect, potențialul termoelectric total primit de instrument este
Ez=ek (ti, t3)+ekx (t3, t2)=ek (t1, t3)+ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6)
Din cauza unei erori de conectare, conform legii conductorilor intermediari, potențialul termoelectric total primit de instrument este
Ez=ek (t1, t3)+ekx (t3, t2) (7)
Pentru firele de compensare extinsă KX, există
E'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
Calculați eroarea generată de valoarea de măsurare a instrumentului
Ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
Temperatura din apropierea cuptorului industrial general este de cel puțin 8 grade mai mare decât temperatura din camera de control. Deci, eroarea rezultată este exact de două ori mai mare decât valoarea de compensare a firului compensator. Pentru termocuple de tip K, valoarea potențială diferențială este în general în jur de 40C/(μ V), iar temperatura măsurată este cu aproximativ 16 grade mai mică decât temperatura reală. Dacă temperatura de control este stabilită la 600 de grade, temperatura reală trebuie să fie în jur de 616 grade.
Din analiza de mai sus, se poate observa că atunci când poli pozitivi și negativi ai firului de compensare a termocuplei sunt inversați, nu numai că nu reușește să compenseze, dar dublează eroarea în comparație cu faptul că nu conectează firul de compensare. Prin urmare, polaritatea firului de compensare trebuie luată în considerare la conectarea acestuia.
2. Modelul de fir de compensare utilizat este incorect
Dacă același tip de fir compensator este asociat cu același tip de termocuple, vor apărea în continuare erorile dacă tipul selectat de fir compensator este incorect. Presupunând că se folosește un termocuple de tip S, este selectat firul de compensare KX al termocuplei de tip K.
Conform legii conductorului intermediar, potențialul termoelectric total primit de instrument este
E'z (t1, t2)=es (t1, t3)+ekx (t3, t2) (10)
Dacă SC-ul de fir compensant de tip S este utilizat corect fără a lua în considerare eroarea de sine a firului compensator, potențialul total măsurat de instrument este EZ (T1, T2)=es (T1, T3)+ES (T3, T2) (11)
Datorită selectării firului de compensare greșit, valoarea de măsurare a instrumentului a dus la erori așa cum se arată în ecuațiile (10) - (11)
Ez'-ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
Dacă temperatura de lucru a termocuplei de tip S este de 900 de grade, iar temperatura ambientală în camera de control este de 25 de grade, în conformitate cu gradul T 3-- t 2==8, verificați separat tabelele de calibrare a peretelui S și a k-perechii K și obțineți diferența de potențial ca fiind de potențial ca
Ekx (t3, t2) -es (t3, t2) =0. 278mv
Temperatura măsurată de instrument este mai mare decât temperatura reală. Dacă instrumentul este controlat la 900 de grade, valoarea reală este de doar 875,1 grade, cu o eroare de 24,9 grade.
Dacă polaritatea este inversată din nou în situația de mai sus, valoarea de măsurare a instrumentului va fi mai mare. Când instrumentul afișează 900 de grade, temperatura reală este de 933,2 grade, cu o eroare de 33,2 grade.
3. Amestecarea firelor de compensare cu fire obișnuite
În aplicații practice, se constată adesea că firele obișnuite sunt utilizate pentru a conecta firele compensante datorită lungimii lor insuficiente, sau o secțiune de sârmă obișnuită este conectată după ce firul compensator este rupt.
4, Precauții pentru utilizarea firelor de compensare
1.. Selecția firelor de compensare
Firul de compensare trebuie selectat corect în funcție de tipul de termocuple utilizat și de ocazia în care este utilizat.
2. Conexiune de contact
Încercați să mențineți temperatura celor două puncte de contact cât mai aproape de terminalul termocuplei. Temperatura la punctul de conectare cu terminalul instrumentului ar trebui să fie cât mai aproape posibil. În zonele în care există un ventilator în dulapul instrumentului, punctele de contact trebuie protejate pentru a împiedica ventilatorul să sufle direct până la punctele de contact.
3. Utilizați lungimea
Deoarece semnalul termocuplei este foarte scăzut, la nivel de microvoltă, dacă este utilizat pe o distanță lungă, atenuarea semnalului și interferența electrică puternică în mediu pot provoca denaturarea semnalului termocuplei, ceea ce duce la măsurarea și controlul temperaturii inexacte. În cazuri severe, în timpul controlului pot apărea fluctuații de temperatură. Pe baza experienței, este de obicei mai bine să controlați lungimea firului de compensare a termocuplei la 15 metri. Dacă depășește 15 metri, se recomandă utilizarea unui emițător de temperatură pentru a transmite semnalul. Transmițătorul de temperatură transformă valoarea potențială corespunzătoare temperaturii în curent direct pentru transmisie și are o capacitate anti-interferență puternică.