热电偶测量误差分析
热电偶测温误差分析及解决方法

热电偶测温误差分析及解决方法正确使用热电偶不仅可以准确得到测量温度的数值,从而保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。
安装不正确,热导率和时间滞后等误差,是热电偶在使用中的主要误差。
热电偶的基本误差:误差是热电偶本身固有的,还包括上一级标准的传递误差。
解决方法:可采用检定校验的方法使其控制在允许偏差范围内,也可在实际测温中将热电偶偏差进行修正,得到的真实的温度。
热电偶材料不均匀性引起的误差:此误差和材料不均匀程度有关温度变化越大,使热电极各点温度的差值越大,则材料不均匀性的影响也就越大。
解决方法:可用退火的方法把它减弱,但无法完全消除。
测量仪表的误差:该误差的大小是由仪表的精度等级决定的。
解决方法:应定期检定校准,保证仪表的精确度等级。
动态误差:温度变化后,测温仪表来不及立即指出变化了的温度,因而引起读数误差。
热电偶时间常数的大小是决定动态误差大小的主要因素。
解决方法:对于快送变化的温度,由于测温元件的热惰性,动态误差可能很大,必须采用小管热电偶或选取采样数率较高的仪表解决。
采用导热性能好的材料做保护管,管壁要薄,内径要小。
减小保护管与热电偶测量端之间的空气.间隙。
增加测量端介质的流速,加快对流传热。
绝缘不良引起的误差:热电偶使用时两热电极间以及它们和大地之间应有良好的绝缘,不然将会有热电势损耗,直接影响测量结果的准确性,严重时会影响仪表的正常运行。
解决方法:把热电偶的引线接在铁管内,并将铁管接地。
把热电偶悬空,热电偶不与炉壁的耐火砖接触。
把参考端接地,在热电偶(或补偿导线)输出端的一端,通过一个容量足够大的电容接地。
用屏蔽的方法,可使泄漏的电流经过金属屏蔽物直接接地,不再流入测量回路,从而消除干扰误差。
热交换引起的误差。
热电偶测温时,存在着复杂的热交换过程。
由于温度的多次传递,测量端的温度并不与被测介质温度完全一致,因此产生测量误差。
克服方法有两种:一是确定传递误差的大小,进行修正。
热电偶温度计量的误差原因与处置技术措施分析

热电偶温度计量的误差原因与处置技术措施分析摘要:本文在分析热电偶温度测量原理的基础上,重点探讨了热电偶温度计量的误差以产生原因,并针对不同类型误差提出了处置技术措施。
关键字:热电偶,温度计量,误差原因,处置技术温度是工业生产中的重要条件之一,也是很多生产及加工的主要影响参数。
热电偶在温度测量中表现出明显的优势,属于可以直接开展测温的元件,通过将温度信号转化为电信号,并借由电气元器件显示具体的温度数据。
但是在热电偶温度计使用过程中,受到使用操作和测试环境因素的影响,可能出现测量误差,影响温度测量准确度,为此需做好误差的处理、处置工作。
1 热电偶温度测量原理及技术优势1.1 热电偶温度测量原理热电偶归属于一次仪表的范畴,是一种能够直接对温度进行测量的感温元件,通常是由两种成分不同的导体构成的闭合回路。
因导体的材质不同,当电子扩散达到稳定均衡之后,便会产生电动势,若是两端存在梯度温度,则回路中便会有电流产生,进而产生热电动势,温差的大小与热电动势的强弱有关,温差越大,产生的电流越大。
通过测量热电动势即可得到具体的温度。
所以,热电偶测温本质上是将热能转化为电能的转换装置。
1.2 热电偶温度计量技术优势热电偶测温装置能够广泛应用于工业生产中,与其自身的测温性能和优势密不可分。
具体来看,热电偶温度计量技术优势表现在以下几个方面:(1)这种装置本身具有非常宽的测量范围,其整体性能相对比较稳定;(2)热电偶在温度测量方面的精确度较高,由于测温的过程中,装置是与被测对象直接接触,因此,并不会受到中间介质的影响;(3)热电偶热响应时间比较快,对温度的变化能够在极短时间内作出反应,测试灵敏度高;(4)热电偶能够实现宽测温范围内的温度连续测量;(5)热电偶测温装置的结构简单,能够承受较大的压力,使用寿命长。
2 热电偶温度计量的误差原因与处置技术调研中发现,在工业生产过程中使用热电偶测量温度,时常会出现测量不准、误差较大的问题,进而影响了测量的准确性。
热电偶误差计算方法及实例

热电偶误差计算方法及实例热电偶是一种常用的温度测量设备,它利用两种不同金属的电动势差来测量温度。
然而,热电偶在实际使用过程中可能会产生一些误差。
为了保证测量的准确性,需要对热电偶的误差进行计算和补偿。
下面将介绍热电偶误差计算的方法及实例。
1.热电偶误差的分类(1)系统误差:系统误差是指由于热电偶自身的特性或外界因素引起的偏差。
例如,热电偶接线处的压降、温度梯度效应等都会导致系统误差。
(2)随机误差:随机误差是指由于测量设备本身的精度限制、环境的不确定性等原因导致的偏差。
随机误差通常是随机分布的,可以通过多次测量取平均值的方式进行消除。
2.热电偶误差的计算方法(1)校准系数法:校准系数法是通过将热电偶置于已知温度的环境中,利用热电偶的输出电压与温度之间的线性关系计算误差。
具体步骤如下:a.将热电偶置于已知温度的环境中,记录输出电压U1和温度T1;b.将热电偶置于待测温度环境中,记录输出电压U2和温度T2;c.计算校准系数K=(T2-T1)/(U2-U1);d.对于任意输出电压U,可通过计算温度T=T1+K(U-U1)来估算真实温度。
(2)推算法:推算法是通过建立热电偶输出电压与温度之间的非线性关系来计算误差。
具体步骤如下:a.测量热电偶在不同温度下的输出电压U1、U2、U3...和相应的温度T1、T2、T3...;b.利用测得的数据建立热电偶的输出电压与温度之间的数学模型;c.对于给定的输出电压U,通过计算模型得到温度T。
3.热电偶误差计算实例下面以校准系数法为例进行热电偶误差计算。
假设通过校准系数法得到的数据如下:已知温度环境:T1=25°CT2=50°C,U2=5.10mV待测温度环境:U=3.60mV根据上述数据和计算步骤进行计算:K=(T2-T1)/(U2-U1)=(50-25)/(5.10-2.30)=25/2.80=8.93(°C/mV) T=T1+K(U-U1)=25+8.93(3.60-2.30)=25+8.93(1.30)=25+11.61=36.61°C根据计算结果可知,当热电偶输出电压为3.60mV时,待测温度为36.61°C。
热电偶的测量误差原因及解决方法

过高; 3、热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强
电场,所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一
根导管内以免引入干扰造成误差;
4、热电偶不能安装在被测介质很少流动的 区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须
使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接
触。
欢都显得那般可爱,当时我们的委屈和害怕在如今看来是那般平淡,再难有波澜
一、热电偶安装不当引起的误差: 1、插入的深度至少应为保护管直径的 8~10
倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物
质致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保
护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳 等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温
的准确性;
2、热电偶冷端太靠近炉体使所测场所温度
欢都显得那般可爱,当时我们的委屈和害怕在如今看来是那般平淡,再难有波澜
所以为了准确的测量温度,应当选择导热性能好 的材料,管壁薄、内径小的保护套管。在精度要
求比较高的温度测量中,常使用无保护套管的裸
丝热电偶。
1这时的温度示值要比被测温度的真 实值要低。所以要保持热电偶保护管清洁。 四、热惰性引起的误差:
热电偶的惰性使仪表的指示值要落后于被 测温度的变化,所以应尽量采用热电极较细、保
护管直径较小的热电偶。由于存在滞后,热电偶
检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。
欢都显得那般可爱,当时我们的委屈和害怕在如今看来是那般平淡,再难有波澜
二、热电偶绝缘变差引起的误差: 保护管、拉线板污垢、盐渣过多会导致热电
偶电极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严
重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会有干
扰,由此引起的误差有的时候甚至可达上。 三、热阻引起的误差: 保护管上有尘埃或煤灰则引起热阻增加,阻
热电偶测量误差分析(精)

热电偶测量误差分析一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B连接起来,构成一个闭合回路,就构成热电偶。
如图1所示。
温度t端为感温端称为测量端,温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB(t,t0),因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应".这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示:EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0)式中 EAB(t,t0)-热电偶的热电势;EAB(t)-温度为t时工作端的热电势;EAB(t0)-温度为t0时冷端的热电势。
从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。
要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质:质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不论材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。
这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。
中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。
这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。
同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。
中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB(t,to)等于热电偶在连接点温度为(t,tn)和(tn,to)时相应的热电势EAB(t,tn)和EAB(tn,to)的代数和,其中tn为中间温度。
热电偶温度计测温误差分析及解决方法

热电偶温度计测温误差分析及解决方法发布时间:2021-03-01T07:54:51.315Z 来源:《学习与科普》2020年18期作者:杨密方向红徐文斌[导读] 温度是工业生产中最重要的参数之一,准确检测和控制温度是保证生产安全、连续、高效运行的关键。
热电偶温度计作为应用最广泛的温度检测装置之一,它具有很多优点[1]:安徽职业技术学院安徽省合肥市 230011摘要:通过分析热电偶温度计所存在的误差以及如何减少误差,阐释了各种误差所产生的原因以及解决办法,对热电偶温度计的使用具有一定指导意义。
关键词:热电偶温度计;温度测量;测温误差;准确性1 热电偶温度计测温原理1.1 热电偶温度计技术优势温度是工业生产中最重要的参数之一,准确检测和控制温度是保证生产安全、连续、高效运行的关键。
热电偶温度计作为应用最广泛的温度检测装置之一,它具有很多优点[1]:(1)热电偶温度计一般由两种不同材质的金属丝制成,外部装有保护套管,构造简单,使用方便,机械强度高,有较长的使用寿命,且产品互换性好;(2)热电偶温度计测温范围广,测量稳定性高,常用的热电偶温度计能够实现-50℃至1600℃连续测量,特殊型号温度计(如金铁镍铬)最低可测-269℃,最高温度可测量至2800℃(如钨-铼),并且能将温度信号转换为电信号,可实现信号远传和多点切换测量;(3)热电偶温度计测量精度高,由于测温装置与被测温度场直接接触,因此不受中间介质的影响;(4)热电偶温度计形式多样化,可适用于多种测温条件。
1.2 测温原理热电偶测温系统如图1所示,该系统主要由三部分组成[2]:1为热电极,属于温度敏感元件,可用来检测温度;3是检测仪表,主要是用来检测热电偶所产生的电势大小;2为连接热电极和检测仪表的导线。
热电偶温度计利用热电现象进行温度测量。
取两种不同材质的金属导体A和B,将它们一端焊接在一起,另一端接入闭合回路中,当两个金属焊接点温度高于另两个接点即t>t0时,这个闭合回路中就会产生电势E,该电势的大小与A、B的材质和(t-t0)的差值有关,这种由温度差而产生的电势,我们称为热电势,这种现象我们称为热电现象。
热电偶温度计量的误差原因与处置技术措施

Power Electronics •电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 231【关键词】热电偶 温度计量 误差 处置技术1 热电偶的测温条件及技术优势温度是工业生产中的重要测控参数之一,热电偶以其自身所具备的诸多特点,在工业温度测量中得到广泛应用。
所谓的热电偶具体是指能够用于直接测量温度的测温元件,可对温度信号进行转换,使其变成热电动势信号,经电气仪表,则可转换成被测介质的实际温度。
1.1 测温条件热电偶归属于一次仪表的范畴,是一种热电偶温度计量的误差原因与处置技术措施文/王昕能够直接对温度进行测量的感温元件,通常是由两种成分不同的导体构成的闭合回路。
因导体的材质不同,当电子扩散达到稳定均衡之后,便会产生电动势,若是两端存在梯度温度,则回路中便会有电流产生,并且还产生出热电动势,而电流的大小主要与温度差有关,即温度差越大电流越大。
当测得热电动势后,便可获悉具体的温度数值。
从本质的角度上讲,热电偶是可以将热能转换为电能的能量转换装置。
1.2 技术优势热电偶作为一种温度测量装置,之所以能够在工业生产中得到广泛应用,与其自身所具备的诸多技术优势有着密不可分的关联。
热电偶的技术优势体现在如下几个方面:一是这种装置本身具有非常宽的测量范围,其整体性能相对比较稳定;二是热电偶在温度测量方面的精确度较高,由于测温的过程中,装置是与被测对象直接接触,因此,并不会受到中间介质的影响;三是热电偶热响应时间比较快,从而使其对温度变化的反应十分灵活;四是热电偶能够从-40℃到+1600℃的区间范围进行连续测温;五是热电偶的结构简单,机械强度高,使用寿命长,安全可靠。
2 热电偶温度计量的误差原因及处置技术措施在工业生产中,应用热电偶对温度进行测量的过程中,有时会存在计量误差,这在一定程度上影响了测温结果的准确性。
为此,应当对误差的产生原因进行分析,并采取合理可行的技术措施进行处置。
热电偶测量误差分析

热电偶测量误差分析正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值,保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。
如果安装不正确,会产生热导率和时间滞后等误差,它们是热电偶在使用中的主要误差。
1.安装不当引入的误差热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的8~10倍,安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度。
热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质,致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞,以免冷热空气对流而影响测温的准确性。
热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场,不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差。
热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。
2.绝缘变差而引入的误差如热电偶保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达上百度。
3.热惰性引入的误差由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。
所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。
测温环境许可时,甚至可将保护管取去。
由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。
测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。
当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。
为了准确地测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。
时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。
使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。
在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。
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出的热辐射加热。 假定炉内气体是透明的, 而且, 热 电偶与炉壁的温差较大时, 将 因能量交换而产生测 温误差。 在单位时间内, 两者交换 的辐射 能为 P , 可
用下 式表 示 :
P =o£ ( T w- Tt )
热电偶与被测对象 的温度不一致而产生测温误差。
由热 传 导 而 引起 的误 差 , 与 插 入 深 度 有 关 。“ 而 插
关键 词 : 热电偶 测量误差 主要 因素
在工业生产 中, 热电偶是应用最广泛的温度传 感器 。 热电偶因其结构 简单 , 往往被误认 为 “ 热电
偶 两根 线 , 接 上 就 完事 ” , 其 实并非 如 此 。 在 使用 时
为了提高测量 精度 , 减少测量误 差 , 延长 热电偶使
用寿 命, 要求使 用者 不仅 应 具 备 仪 表方 面 的操 作 技 能, 而且 还应 具 有物理 、 化学及材 料等 多方面知 识 。
作者根据多年实践, 并参 阅有关资料较详细总结热
Ab s t r a c t : Th e t h e r mo c o u p l e i s o n e o f t h e mo s t
s i m pl e ,t he mos t co mmo n t e mper a t ur e s e ns o r s . Bu t i fd o n o t pa y a t t e nt i o n t o t h e u s e ,c a n a l s o l e a d t o gr e a t e r me a s ur e me n t e r r or .Cur r e n t pr o bl e ms di s c us s e d i n de t a i l t he ma i n f ac t or s a f f e c t i ng t he me as ur e me nt e r r o r :t he r moc o upl e i ns e r t i o n de pt h,r es p ons e t i me ,h e a t r a di a t i o n a nd t he r ma l i m pe d a nc e ,d e gr a da t i o n of i ns ul a t i o n r es i s t a nc e ,
为 热 电效 应 。 此 电流 通 过 电气仪 表 ( 二 次仪 表 )转 换 成 被 测介质 的温度 , 热 电偶 就是 利用 这一 效 应 来
工作 的。
A
Ke y wor ds: Th e r mo c o u pl e Me a s ur e me n t e r r o r Th em a i nf a c t o r
安阳 4 5 5 0 0 4)
摘 要 : 热电偶是・种 简单、 普通的温度传感器。 如果 在使 用中不注意, 会 引起 较 大测量误 差。 针
对 当前存在的问题 , 详细探 讨影 响测量误 差 的主要 因素: 热电偶插入 深度、 响应时间、 热 辐射、 热阻抗 、 绝缘下降、 材质不均匀等。
径的1 0  ̄ 1 5 倍) 。 对 于工 程 测温 , 其 插 入 深度 还 与 测 量 对 象 是静止 或 流 动等 状 态 有 关 , 如流 动 的液体 或 高速 气 流 温度 的 测 量 , 将不 受 上 述 限 制 , 插 入 深 度 可 以浅 一些 , 具 体数值 应 由实验 确定 。 2 . 2 响应 时 间的影 响 接 触 法 测 温 的基 本 原 理 是 测 温 元 件 要 与 被 测
式 中: o 为斯忒 藩~ 波 尔 兹常 数 ; e 为 发射率 ; T t 为 热 电偶 的温度 ; KT w为炉壁 的温 度 ; 在 单 位 时 间 内, 热 电偶 同周 围气 体 ( 温 度 T) 通
入深度 又与保 护管材质有关。 金属保护管因其导热 性 能好, 其插入深度应该深一些 ( 约为直径的1 5  ̄ 2 0 倍) ; 陶瓷材料绝热性 能好, 可插入浅一些 ( 约为直
_ 王彦明 郝彦军
温 度传 感 器 是温 度 测 量仪 表 的核 心部 分 , 品种
l f l 安阳钢铁集 团有限责任公司, 河南
繁多 。 按 测量方 式可分为接 触式和非 接触式两 大
类, 按 照传 感 器 材料 及 电子 元件 特 性 分 为热 电偶 和 热 电阻两类 。
_
un e ve n ma t e r i a 1 .
电偶 的测量 误 差 。
1热 电偶测温基本原理
热 电偶感 温元件及外ห้องสมุดไป่ตู้ 护装 置构成 如 图1 所示, 其 感 温 元件 将两 种不 同材 料 的导 体 或 半 导 体A和 B
焊接起来 , 构成一个闭合 回路。 当导体A 和B 的两个 执着点l ;  ̄ H 2 之间存在温差时, 两者之 间便产生电动 势, 因而在 回路 中形成一个大小的电流这种现象称
应 用研 究 I A P P L I C A T I O N R E S E A R C H
C H I N A I N S T R U M E N T A T I O N中 阅 恹 嚣 豫丧
2 0 1 3 年 第8 期
热 电偶测量误差分析
Er r or Me a s u r em en t o f t h e Th er moc ou pl e An al y s i s i n g
B
图1
56
中阅俄嚣 俑表 C H I N A I N S T R U M E N T A T I O N
2 0 1 3 年 第8 期
AP P L I C A T I O N R E S E A RC H 应用研 究
2热 电偶测温误差分析
2 . 1插 入深 度 的影 响 热 电偶 插 入被 测 场所 时, 沿 着传 感 器 的长度 方 向将产 生 热 流 。当环 境 温 度 低 时会 有 热 损 失 。 致使