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铂铑热电偶

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关于铂铑热电偶的常见应用问题及解决方案解析

来源:www.morrisnunn.com作者:发表时间:2019-07-01

铂铑热电偶结构中的常见错误与冷端补偿有关。如果估计错误,相同的误差将被转移到温度测量。对于最简单的测量,热电偶线连接到铜,远离测量温度的热点或冷点; 然后假设冷端处于室温,但该温度可以变化。
连接应该以可靠的方式进行,但是有许多可能的方法来实现这一点。对于低温,可以钎焊或焊接接头; 然而,可能难以找到合适的焊剂,并且由于焊料的熔点低,这可能不适合于传感结。因此,参考和延伸结通常用螺钉端子块制成。对于高温,常见的方法是使用耐用材料进行点焊或压接。关于热电偶的一个常见的神话是,必须在不涉及第三种金属的情况下干净地制造接头,以避免不必要的添加EMF。这可能是由于另一个常见的误解,即在结处产生电压。事实上,结点原则上应该具有均匀的内部温度; 因此,结处不会产生电压。沿着导线以热梯度产生电压。
热电偶产生的信号很小,通常是微伏。精确测量该信号需要一个具有低输入失调电压的放大器,并注意避免电压表自身内部的热量EMF。如果铂铑热电偶导线由于某种原因(接合处接触不良或用于快速热响应的非常细的导线)具有高电阻,则测量仪器应具有高输入阻抗以防止测量电压的偏移。热电偶仪器的一个有用功能是同时测量电阻并检测接线或铂铑热电偶接头处的故障连接。
热电偶或RTD两器件间的区别与应用
冶金等级
虽然热电偶线的类型通常用其化学成分来描述,但实际目的是生产一对遵循标准化的电线E(T) 曲线。
杂质对每批金属的影响不同,产生可变的塞贝克系数。为了匹配标准行为,铂铑热电偶线制造商会故意混入额外的杂质来“掺杂”合金,补偿源材料的不受控制的变化。因此,根据热电偶行为所要求的精度水平,有标准和特殊等级的热电偶线。精密等级只能以匹配对的形式提供,其中一根导线经过修改以补偿另一根导线的不足。
热电偶线的一种特殊情况被称为“延伸等级”,旨在将热电电路承载更长的距离。延长线遵循规定的 E(T)曲线但由于各种原因,它们不是设计用于极端环境,因此在某些应用中它们不能用于传感结。例如,延长线可以是不同的形式,例如具有绞合结构和塑料绝缘的高度柔性,或者是用于承载许多热电偶电路的多线电缆的一部分。对于昂贵的贵金属铂铑热电偶,延长线甚至可以由完全不同的,更便宜的材料制成,其在降低的温度范围内模仿标准类型。
热电偶老化
热电偶通常在高温和反应炉气氛中使用。在这种情况下,实际寿命受热电偶老化的限制。用于测量非常高的温度的铂铑热电偶中的导线的热电系数可能随时间变化,并且测量电压相应地下降。只有当每根导线均匀(成分均匀)时,结的温差与测量电压之间的简单关系才是正确的。随着热电偶在一个过程中老化,由于极端或长时间暴露于高温引起的化学和冶金变化,它们的导体会失去均匀性。如果铂铑热电偶电路的老化部分暴露于温度梯度,则测量的电压将不同,从而导致误差。
老化的热电偶只是部分改性; 例如,不受炉外部件的影响。因此,老化的热电偶不能从其安装位置取出并在浴缸或测试炉中重新校准以确定误差。这也解释了为什么当老化的热电偶被部分拉出炉子时有时会发现误差 - 当传感器被拉回时,老化的部分可能会看到随着老化部分现在通过冷却器而暴露于从热到冷的升高的温度梯度耐火区域,对测量造成重大误差。同样地,如果被进一步推入炉中,则被推入炉中更深处的老化铂铑热电偶有时可提供更准确的读数,导致温度梯度仅在新部分中发生。
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