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科普知識
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內接式連接器

真空爐中影響熱電偶溫度測量準確性的因素

發布日期:2022-11-05 點擊率:79

    (1)真空度。真空度對溫度測量準確性的影響表現在兩個方面:

        a真空條件下對流傳熱和傳導傳熱很弱,以輻射傳熱為主。接觸法測溫的基本原理是傳感器要與被測對象達到熱平衡,這種熱平衡需要一定時間(稱為響應時間),而輻射傳熱的特點是傳熱慢,時間滯后。兩者綜合作用的結果就是在線測溫系統的結果往往偏低,即儀表顯示的溫度要低于真空爐內的實際溫度,有時可達幾十攝氏度。

        b真空條件下一些飽和蒸氣壓高的元素會蒸發,如鎳(Ni)、鉻(Cr)、錸(Re)、銠(Rh)等。無論是來自爐子、工件金屬元素的蒸發,還是熱電偶自身元素的蒸發,都會污染熱電偶,從而導致溫度測量產生誤差。

    (2)保護管的材料。保護管的材料有金屬及陶瓷兩類。當真空爐處于高溫狀態下,材料的發射率對測量結果的影響尤為顯著。由于陶瓷管的發射率較金屬保護管低,因此,測量結果將比在同等條件下的金屬管測溫偏低。而爐溫均勻性測試多采用金屬鎧裝熱電偶,控制系統多采用陶瓷管保護的熱電偶。兩者測量結果受保護管發射率的影響是不可忽視的。

    (3)熱響應時間。熱響應時間的快慢除了受分度號的影響,還主要取決于熱電偶的結構與測量條件,差別極大。對于氣體介質,尤其是靜止氣體,至少應保持30min 以上才能達到熱平衡。對于液態介質,最快也要5min以上。下表給出了裝配式工業熱電偶的時間常數t

裝配式工業熱電偶的熱響應時間t

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    熱響應時間對溫度測量結果影響很大,有資料表明,在進行爐溫均勻性測試時,當用金屬管保護的熱電偶控制溫度時,爐子不超溫,如果用陶瓷管保護的熱電偶,則可超溫達10℃左右。因此如果是軍工或航空認證的企業,對爐溫均勻性測試精度要求很高,寧肯犧牲熱電偶的壽命,也要用裸絲或金屬保護管。

    (4)熱電偶插入深度。熱電偶插入真空爐內,沿著保護管長度方向將產生熱流,因此由熱傳導引起的誤差與插入深度有關,而插入深度又與保護管材質有關:

        ①金屬保護管的導熱性好,插入深度要深一些,應為保護管直徑的15~20倍。

        ②陶瓷保護管的絕熱性好,插入深度可淺一些,應為保護管直徑的10~15倍。

    對于工程測溫,其插入深度還與被測對象是靜止或流動等狀態有關。如果是流動的液體或高速氣流的溫度測量將不受上述限制。然而,對于真空體系,影響將更大一些。

    此外,熱電偶補償導線對測溫系統的影響是不可忽視的。由熱電偶測溫的原理可知,只有當熱電偶冷端溫度保持不變時,熱電偶的熱電動勢才是被測溫度的單值函數。在工業應用時,如果熱電偶工作端與冷端距離很近,冷端又暴露于容易受到周圍溫度波動影響的空間,這時測量溫度難于準確。


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