分析熱電偶溫度計(jì)量的誤差及解決措施

霍永強(qiáng)

摘 要：在工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，現(xiàn)如今我國的工業(yè)水準(zhǔn)，已基本達(dá)到之前所預(yù)期的要求。在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候，溫度是其中的重要一大指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和測(cè)定溫度也成為生產(chǎn)中的重要操作。測(cè)定溫度經(jīng)常會(huì)用到相關(guān)的測(cè)溫儀器。在測(cè)溫儀器中最常用到的就是熱電偶溫度計(jì)。這項(xiàng)具有優(yōu)良性能的儀器在使用過程中會(huì)存在或大或小的誤差，對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)性和可靠性有不良影響。消除或盡可能地控制熱電偶溫度計(jì)在使用過程中產(chǎn)生的誤差，是目前存在于生產(chǎn)問題中的一大難題。

關(guān)鍵詞：熱電偶;溫度計(jì)量誤差;解決措施

前言：熱電偶溫度計(jì)是在工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)量溫度的優(yōu)選儀器，在測(cè)量過程中具有一定的優(yōu)勢(shì)。熱電偶溫度計(jì)工作中能夠與環(huán)境產(chǎn)生直接的接觸。其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)化，通過電信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)行一部分操作。許多儀器要通過介質(zhì)來傳輸相應(yīng)的信號(hào)，這種傳遞過程中數(shù)據(jù)會(huì)存在較大偏差，電熱偶溫度計(jì)就避開了這種誤差的產(chǎn)生。但還是會(huì)存在一些操作和保養(yǎng)問題，導(dǎo)致熱電偶溫度計(jì)的誤差。

1.分析熱電偶溫度計(jì)量的誤差產(chǎn)生原因

1.1熱電偶安裝不合理

熱電偶溫度計(jì)的安裝問題是導(dǎo)致其計(jì)量出現(xiàn)誤差的一大源頭問題之一。由于熱電偶溫度計(jì)相對(duì)于其他的測(cè)溫機(jī)器而言比較精確靈敏，它在設(shè)備的安裝程序及穩(wěn)定性能上的要求也比其他的測(cè)溫儀器相對(duì)而言更加苛刻。在使用熱電偶溫度計(jì)進(jìn)行溫度計(jì)量的過程前，需要進(jìn)行熱電偶溫度計(jì)量?jī)x器的安裝工作。在安裝這項(xiàng)儀器的過程中，需要考慮到多種多樣的可能性，才能將所有可能出現(xiàn)的安裝誤差都避免開來。安裝所能引起的計(jì)量誤差存在于多方面中，比如測(cè)量工作所處的地點(diǎn)地形地勢(shì)，會(huì)對(duì)熱電偶溫度計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)置產(chǎn)生一定的影響。在宏觀調(diào)控上，經(jīng)度上的差異、緯度上的差異還有地勢(shì)上的差異均會(huì)導(dǎo)致熱電偶溫度計(jì)的示數(shù)值發(fā)生變化。熱電偶溫度計(jì)所插入的深度也對(duì)其計(jì)數(shù)準(zhǔn)確度產(chǎn)生較大的影響。待測(cè)物質(zhì)及其周圍環(huán)境所發(fā)生的關(guān)系也應(yīng)該被考慮到。物質(zhì)的導(dǎo)熱性和傳熱性各不相同，所以在不同的環(huán)境溫度和導(dǎo)熱情況下，不同物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不一樣的溫度效果。這就導(dǎo)致熱電偶溫度計(jì)量所計(jì)量的對(duì)象具有不確定性和可變性。這些加大了計(jì)量工作的難度，也增加了計(jì)量工作中可能產(chǎn)生的誤差，對(duì)正常的測(cè)量工作產(chǎn)生不良影響。

1.2熱電偶在導(dǎo)熱方面及漏電疏漏等原因

在熱電偶的周圍，如果存在相應(yīng)的導(dǎo)熱性良好的物質(zhì)或者是其他的可以放攝熱輻射的電氣設(shè)備，那么所得出的度數(shù)就會(huì)有所影響。熱電偶溫度計(jì)本身對(duì)于溫度及其敏感，如果有具備導(dǎo)熱性內(nèi)容的物質(zhì)在其中混淆，致使實(shí)際待測(cè)物體真實(shí)的溫度發(fā)生變化，那么熱電偶溫度計(jì)的差值就會(huì)增大，不利于熱電偶溫度計(jì)的正常使用。熱電偶溫度計(jì)的漏電可能性也需要時(shí)時(shí)防備。熱電偶溫度計(jì)在被使用次數(shù)過多或使用時(shí)間過長(zhǎng)的情況下，有可能結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，其絕緣層有老化的傾向。如果這種情況被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一定要及時(shí)的對(duì)熱電偶溫度計(jì)的絕緣裝置進(jìn)行調(diào)整和更換，避免由于其漏電帶來的對(duì)數(shù)據(jù)記錄的影響和對(duì)工作人員生命財(cái)產(chǎn)安全的影響。

1.3熱電偶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

熱電偶溫度計(jì)在工作的過程中需要格外注意其動(dòng)態(tài)響應(yīng)程序的啟動(dòng)。工作人員將熱電偶溫度計(jì)插入到待測(cè)物體中時(shí)，熱電偶溫度計(jì)的探頭裝置在與待測(cè)物體導(dǎo)熱部分之間存在相應(yīng)的電流交換及電壓感應(yīng)。當(dāng)這種電流傳導(dǎo)模式到達(dá)一定的程度或到達(dá)相應(yīng)的平衡時(shí)，熱電偶溫度計(jì)才會(huì)進(jìn)行溫度的測(cè)量，將待測(cè)物體的溫度顯示出來。這就是其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的過程，在此過程中，動(dòng)態(tài)響應(yīng)的間隔時(shí)間和反應(yīng)程度，直接顯示出了該熱電偶溫度計(jì)的靈敏程度。動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)間越短，效果越好，則代表著熱電偶溫度計(jì)的靈敏度越高，它所測(cè)得的溫度就相應(yīng)的準(zhǔn)確。當(dāng)熱電偶溫度計(jì)的探頭無法與被待測(cè)物質(zhì)的顯溫部分達(dá)到某種電流交換，則其動(dòng)態(tài)響應(yīng)就會(huì)變得遲鈍且低效。這種情境下，熱電偶溫度計(jì)的工作效率會(huì)大大降低，導(dǎo)致所測(cè)得的數(shù)據(jù)存在較大誤差。

2.分析熱電偶溫度計(jì)量產(chǎn)生誤差后的解決措施

2.1合理安裝，位置及深度須推測(cè)精確

合理的安裝熱電偶溫度計(jì)，是使熱電偶溫度計(jì)在工作過程中能夠平穩(wěn)工作且減小誤差的基礎(chǔ)。在安裝前期，工作人員應(yīng)該對(duì)待測(cè)物體的所在位置及熱電偶溫度計(jì)的感溫裝置所需要插入的深度進(jìn)行具體的預(yù)估。綜合以上種種因素，尋找出最適合其安置的位置和最適合溫度計(jì)插入的深度。工作人員在進(jìn)行安裝儀器操作時(shí)，應(yīng)該細(xì)數(shù)熱電偶溫度計(jì)的每一個(gè)零散部位，并且將它們按照相應(yīng)的步驟合理組裝。根據(jù)之前預(yù)估所推測(cè)出的計(jì)劃，按步驟進(jìn)行嚴(yán)格的執(zhí)行。在儀器安裝完畢后可以對(duì)儀器進(jìn)行試運(yùn)行操作。在試運(yùn)行階段，充分的記錄每時(shí)每刻所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且估計(jì)其誤差。再不斷調(diào)整其位置及深度，以確保所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完整有效。將每一種待測(cè)物質(zhì)的類型、所處位置及所插入的深度進(jìn)行詳細(xì)的記錄，并且尋找其規(guī)律。在下一次的溫度探測(cè)中，可以盡快地參考數(shù)據(jù)，將熱電偶溫度計(jì)的最佳安放位置及插入深度進(jìn)行方案的擬定。這樣做既節(jié)約了時(shí)間，又提高了工作效率。

2.2熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的應(yīng)用

在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，要求熱電偶的參考端溫度必須保持恒定。由于熱電偶一般長(zhǎng)度較短，導(dǎo)致熱電偶參比端離被測(cè)對(duì)象很近。在這種情況下，參考端溫度較高且波動(dòng)幅度很大。因此為了降低參考端溫度并使參考端活動(dòng)趨于平穩(wěn)，應(yīng)該用較長(zhǎng)的熱電偶，把參考端延長(zhǎng)到溫度比較穩(wěn)定的區(qū)域。考慮到熱電偶參考端所處溫度常在100℃以下，補(bǔ)償導(dǎo)線在此溫度范圍內(nèi)，具有與熱電偶相同的溫度-熱電勢(shì)關(guān)系，可以起到延長(zhǎng)熱電偶的作用，且價(jià)格便宜，宜于敷設(shè)。用較粗直徑和電導(dǎo)率大的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶線，可以減少熱電偶回路電阻，以利于動(dòng)圈式顯示儀表的正常工作。在應(yīng)用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線要在規(guī)定溫度范圍內(nèi)與該型號(hào)熱電偶擁有相同的熱點(diǎn)特性。要時(shí)刻注意導(dǎo)線與熱電偶銜接的部分溫度不應(yīng)超過所規(guī)定的溫度最大值。在儀表、熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線三者相連的步驟中，要仔細(xì)分辨正負(fù)極，和每個(gè)接口的溫度是否相同，連接操作應(yīng)規(guī)范。補(bǔ)償導(dǎo)線的線徑選擇需要通過儀表的線路電阻要求來判斷，確保相互適配，避免熱電偶在工作期間無法發(fā)揮最大工作效率。

2.3對(duì)其動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題進(jìn)行細(xì)致地解決

由于動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)較為微觀的過程，其動(dòng)作效果也具有抽象化的特征，動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題監(jiān)測(cè)具備相當(dāng)?shù)睦щy。但是其表現(xiàn)形式是靈敏度，靈敏度是可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整的。比如工作人員可以仔細(xì)分析每一步電熱溫度計(jì)的靈敏度是由什么因素引起的，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的因素進(jìn)行逐個(gè)攻破，以求于提高熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫工作的靈敏度。如果需要加快靈敏度，溫度計(jì)熱傳感的響應(yīng)速度就需要被提升。這一點(diǎn)可以通過提升零間性能，適當(dāng)改變接點(diǎn)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。減少反應(yīng)滯后的時(shí)間，也是改善熱電偶溫度計(jì)靈敏度的重要步驟。在動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差被降低到最小的時(shí)候，熱電偶溫度計(jì)整體性能和工作效率才會(huì)有明顯的提升。提升熱電偶溫度計(jì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，實(shí)際上是對(duì)其結(jié)構(gòu)的細(xì)致化研究和對(duì)其部件的更新?lián)Q代速度進(jìn)行考驗(yàn)。研究部門也理應(yīng)探索并制造出在配置熱電偶溫度計(jì)方面性能更加優(yōu)良的零件原料，讓使用熱電偶溫度計(jì)的計(jì)量過程更為準(zhǔn)確可行。

3.結(jié)語

綜上所述，熱電偶溫度計(jì)在投入使用前的安裝問題需要謹(jǐn)慎的參考正確操作。對(duì)其導(dǎo)熱性和漏電的可能也需要適時(shí)的檢測(cè)，并且修正，使其能在正常的工作環(huán)境下進(jìn)行工作。還有在操作過程中，觀察其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的相關(guān)步驟，如果存在著動(dòng)態(tài)響應(yīng)上的遲鈍，則要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行整修。在日常的使用中也應(yīng)注意對(duì)儀器的保養(yǎng)，避免由于儀器的損耗而產(chǎn)生不必要的誤差。

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