De belangrijkste factoren die de meetfout van thermokoppels beïnvloeden

De belangrijkste factoren die meetfouten beïnvloeden zijn onder meer de inbrengdiepte van het thermokoppel, de responstijd, thermische straling en thermische impedantie.
1. De impact van responstijd
Het basisprincipe van contacttemperatuurmeting is dat het temperatuurmeetelement thermisch evenwicht moet bereiken met het te meten object. Daarom is het noodzakelijk om tijdens de temperatuurmeting een bepaalde tijdsperiode aan te houden om thermisch evenwicht tussen de twee te bereiken. De duur van de houdtijd is gerelateerd aan de thermische responstijd van het temperatuurmeetelement. De thermische responstijd hangt voornamelijk af van de structuur en meetomstandigheden van de sensor, met aanzienlijke verschillen. Voor gasmedia, vooral stationaire gassen, moet het evenwicht ten minste 30 minuten of langer worden gehandhaafd;
Voor vloeistoffen moet de snelste tijd minimaal 5 minuten zijn. Voor de testlocatie die voortdurend van temperatuur verandert, vooral bij het momentane veranderingsproces, moet de responstijd van de sensor, als het hele proces slechts 1 seconde duurt, op millisecondenniveau liggen. Daarom slagen gewone temperatuursensoren er niet alleen niet in om de temperatuurveranderingssnelheid van het gemeten object bij te houden, maar produceren ze ook meetfouten als gevolg van het onvermogen om thermisch evenwicht te bereiken. Je kunt het beste kiezen voor een sensor met een snelle respons. Voor thermokoppels is, naast de invloed van beschermbuizen, ook de diameter van het meetuiteinde van het thermokoppel ook de belangrijkste factor, dat wil zeggen: hoe dunner de thermokoppeldraad, hoe kleiner de diameter van het meetuiteinde en hoe korter de thermische temperatuur. reactietijd. De thermische responsfout van het temperatuurmeetelement kan worden bepaald door de volgende vergelijking.
Δθ{{0}}Δθ 0exp (- t)/ τ)
In de formule, t - meettijd S,
Δθ- De fout veroorzaakt door het temperatuurmeetelement op tijdstip t, K of graad
Δθ Fout veroorzaakt door temperatuurmeetelement op tijdstip 0- "t=0", K of graad
τ- Tijdconstante S
E - De basis van natuurlijke logaritmen (2,718)
Daarom, als t{{0}} τ Wanneer, dan is Δθ=Δθ 0/e 0,368,
Als t{{0}} τ Wanneer, dan is Δθ=Δθ 0/e2 0,135.
Wanneer de temperatuur van het geteste object een bepaalde snelheid heeft. Wanneer (k/s of graad/s) stijgt of daalt, kan de na voldoende tijd gegenereerde responsfout als volgt worden uitgedrukt:
Δθ∞=- τ
In de formule Δθ∞- De fout die na voldoende tijd door het temperatuurmeetelement wordt veroorzaakt.
Zoals uit het bovenstaande blijkt, is de responsfout gerelateerd aan de tijdconstante (τ). Rechtstreeks proportioneel. Om de efficiëntie van de kalibratie te verbeteren, gebruiken veel bedrijven automatische kalibratieapparatuur om binnenkomende thermokoppels te kalibreren. Dit apparaat is echter niet erg compleet. De warmtebehandelingswerkplaats van de Tweede Automobieltransmissiefabriek heeft ontdekt dat als de constante temperatuur van 400 graden niet voldoende is om thermisch evenwicht te bereiken, het gemakkelijk is om verkeerde inschattingen te maken.

2. De impact van de insteekdiepte
Selectie van temperatuurmeetpunten
Insteekdiepte van b
Wanneer het thermokoppel op de geteste locatie wordt geplaatst, wordt er een warmtestroom gegenereerd in de lengterichting van de sensor. Wanneer de omgevingstemperatuur laag is, zal er warmteverlies optreden. Veroorzaakt temperatuurmeetfouten als gevolg van temperatuurinconsistentie tussen het thermokoppel en het gemeten object. Kortom, de fouten veroorzaakt door warmtegeleiding houden verband met de insteekdiepte.
De insteekdiepte is afhankelijk van het materiaal van de beschermbuis. Vanwege de goede thermische geleidbaarheid moet de insteekdiepte van metalen beschermbuizen dieper zijn (ongeveer 15-20 keer de diameter). Keramische materialen hebben goede isolatieprestaties en kunnen ondieper worden ingebracht (ongeveer 10-15 keer de diameter). Bij technische temperatuurmetingen houdt de insteekdiepte ook verband met de vraag of het meetobject zich in een statische of vloeiende toestand bevindt. De meting van de temperatuur van een stromende vloeistof of een snelle luchtstroom zal bijvoorbeeld niet onderworpen zijn aan de bovenstaande beperkingen. De inbrengdiepte kan ondieper zijn en de specifieke waarde moet door experimenten worden bepaald.
3. De impact van thermische straling
Een thermokoppel dat in de oven wordt geplaatst voor temperatuurmeting, wordt verwarmd door de thermische straling die wordt uitgezonden door objecten met een hoge temperatuur. Ervan uitgaande dat het gas in de oven transparant is, en wanneer het temperatuurverschil tussen het thermokoppel en de ovenwand groot is, zullen temperatuurmeetfouten optreden als gevolg van energie-uitwisseling.
De stralingsenergie die binnen een tijdseenheid tussen de twee wordt uitgewisseld, is P, wat als volgt kan worden uitgedrukt:
P= σε (Tw4 Tt4) (2-3)
In de formule σ- Stefan Boltz constante
ε- Emissiviteit
Tt - Temperatuur van thermokoppel, K
Tw - Temperatuur van de ovenwand, K
In een tijdseenheid is de energie-uitwisseling tussen het thermokoppel en het omringende gas (temperatuur T) door convectie en warmtegeleiding P ′
P ′= A (T-Tt) (2-4)
In de formule - Thermische geleidbaarheid
A - Oppervlakte van thermokoppel
Onder normale omstandigheden is P=P ′, met een fout van:
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ А (2-5)
Voor een oppervlakte-eenheid is de fout:
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ (2-6)
Om thermische stralingsfouten te verminderen is het daarom noodzakelijk om de warmtegeleiding te vergroten en de ovenwandtemperatuur Tw zo dicht mogelijk bij de temperatuur Tt van het thermokoppel te brengen.