1 插入深度的影響
(1)測(cè)溫點(diǎn)的選擇
熱電偶的安裝位置,即測(cè)溫點(diǎn)的選擇是zui重要的。測(cè)溫點(diǎn)的位置,對(duì)于生產(chǎn)工藝過程而言,一定要具有典型性、代表性,否則將失去測(cè)量與控制的意義。
(2)插入深度
熱電偶插入被測(cè)場(chǎng)所時(shí),沿著傳感器的長(zhǎng)度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì)有熱損失。致使熱電偶與被測(cè)對(duì)象的溫度不一致而產(chǎn)生測(cè)溫誤差??傊?,由熱傳導(dǎo)而引起的誤差,與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好,其插入深度應(yīng)該深一些(約為直徑的15—20倍),陶瓷材料絕熱性能好,可插入淺一些(約為直徑的10-15倍)。
對(duì)于工程測(cè)溫,其插入深度還與測(cè)量對(duì)象是靜止或流動(dòng)等狀態(tài)有關(guān),如流動(dòng)的液體或高速氣流溫度的測(cè)量,將不受上述限制,插入深度可以淺一些,具體數(shù)值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。
2、熱輻射的影響
插入爐內(nèi)用于測(cè)溫的熱電偶,將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內(nèi)氣體是透明的,而且,熱電偶與爐壁的溫差較大時(shí),將因能量交換而產(chǎn)生測(cè)溫誤差。
3、響應(yīng)時(shí)間的影響
接觸法測(cè)溫的基本原理是測(cè)溫元件要與被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡。因此,在測(cè)溫時(shí)需要保持一定時(shí)間,才能使兩者達(dá)到熱平衡。而保持時(shí)間的長(zhǎng)短,同測(cè)溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。
而熱響應(yīng)時(shí)間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量條件,差別極大。對(duì)于氣體介質(zhì),尤其是靜止氣體,至少應(yīng)保持30min以上才能達(dá)到平衡;對(duì)于液體而言,zui快也要在5min以上。
對(duì)于溫度不斷變化的被測(cè)場(chǎng)所,尤其是瞬間變化過程,全過程僅1秒鐘,則要求傳感器的響應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)。因此,普通的溫度傳感器不僅跟不上被測(cè)對(duì)象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后,而且也會(huì)因達(dá)不到熱平衡而產(chǎn)生測(cè)量誤差。選擇響應(yīng)快的傳感器。
對(duì)熱電偶而言除保護(hù)管影響外,熱電偶的測(cè)量端直徑也是其主要因素,即偶絲越細(xì),測(cè)量端直徑越小,其熱響應(yīng)時(shí)間越短。測(cè)溫元件熱響應(yīng)誤差可通過下式確定 [1]。
Δθ=Δθ0exp(-t/τ) (2—1)
式中 t—測(cè)量時(shí)間 S,
Δθ—在 t 時(shí)刻,測(cè)溫元件引起的誤差,K或℃
Δθ0—“t=0” 時(shí)刻,測(cè)溫元件引起的誤差,K或℃
τ—時(shí)間常數(shù) S
e —自然對(duì)數(shù)的底(2.718)
因此,當(dāng)t=τ時(shí),則Δθ=Δθ0/e 即為0.368,
如果當(dāng)t=2τ時(shí),則Δθ=Δθ0/e2 即為0.135。
當(dāng)被測(cè)對(duì)象的溫度,以一定的速度α(k/s或℃/s)上升或下降時(shí),經(jīng)過足夠的時(shí)間后,所產(chǎn)生的響應(yīng)誤差可用下式表示:
Δθ∞=-ατ (2—2)
式中 Δθ∞—經(jīng)過足夠時(shí)間后,測(cè)溫元件引起的誤差。
由式(2—2)可以看出,響應(yīng)誤差與時(shí)間常數(shù)(τ)成正比。為了提高檢定效率許多企業(yè)采用自動(dòng)檢定裝置,對(duì)入廠熱電偶進(jìn)行檢定,但是,該裝置也并非十分完善。二汽變速箱廠熱處理車間就發(fā)現(xiàn)如果在400℃點(diǎn)的恒溫時(shí)間不夠,達(dá)不到熱平衡,就容易發(fā)生誤判。