热电偶并联

1 用热电偶并联方式代替多支点平均方式测温是完全可行的 在保持相同精度的同 时 减少仪器数目 降低实验强度
2 本文所得的拟合式对于工业中测量不均匀温度场 有一定的参考价值 对于铜 康铜热电偶的测量温度在 25 50 的范围内 参考式的线性拟合良好
3 对于铜 康铜热电偶 测温范围-200 T<200 ,本文由于条件的限制 测 量范围相对较小 参考公式需要进一步完善 对于其它类型的热电偶可以通过类似的试 验拟合出各自参考式
γ p =γi •
∆Ei = nE p
∆
E
2 i
mn E i E p
6
2.2 并联热电偶测量
将 n 支相同的热电偶在相同的位置按照图 1 所示的网格布置后并联在一起,见图 2
2

ｒ
ｒ
ｒ
EB
１
2
n
E
E
E
E1
E2
En
图3 热电偶并联等效电路图
图 2 热电偶的并联图
∆Ei = ∆Ei21 +∆Ei22 +....+∆Ei2m3相对误差是 Nhomakorabeaγi
=
∆Ei mEi
=
∆Ei21 + ∆Ei22 +....+ ∆Ei2m mEi
4
如 n 支热电偶的热电特性参数都相同 即取 ∆E1 = ∆E2 =....= ∆Em = ∆Ei 则
γi =
∆Ei m Ei
5
对于方形网格中热电偶总体的相对误差 γ p 可以表示为
参考文献
[1]王子延 热能与动力工程测试技术 西安:西安交通大学出版社 199810 2 3 [2]东南大学,吴永生,方可人 热工测量及仪表 水利电力出版社 1995.5,17 25 [3]毛福山 热电偶串并联使用的测量特性 实用技术 1996.4 [4]李庆扬 王能超 易大义 数值分析 武汉 华中科技大学出版社 2002.1
最少二乘法[ ]可以拟合出其与实际温度的参考式
y = 0.9658x+0.0852
x--热电偶并联所测值
y 实际温度值
53
49
单 点
45
平 41
均 37
值 33
29
25
y = 0.9658x + 0.0853
并联热电偶测量值 并联热电偶测量值 的趋势线
25 29 33 37 41 45 49 53
并联所得值
r i=1 i
(8)
并联电势的相对误差可表达为[ ]
∑ γ B =
n i =1

∆Ei ri
2
∑n Ei
i=1 ri
(9)
如果安装的 n 支热电偶的长度 直径 成份 均质性 结点焊接质量等物性参数相
同 则其内阻相等 即 r1 = r2 = ....rn = r ,根据式 7 可有
EB
2 基础分析
2.1 多支单点热电偶测温
在正方形空气通道截面中 等面积地均匀布置 n 支相同的热电偶 位置如图 1 中的圆 圈 这 n 支热电偶都是独立的 当温度场达到稳定状态时 依次测出这 n 个点的温度
图 1 热电偶分布图
本课题受内蒙自然科学基金 项目编号 200308020209 资助.
1

This paper introduced a method to measure the asymmetric temperature field by the shunt-wound thermocouples. Taking the average temperatures in measured by the n pairs of unattached thermocouples deposited in the way of reseau as the benchmark temperature and comparing the temperatures measured by the shunt-wound thermocouples, we got the referenced expressions about the asymmetric temperature field used the shunt-wound thermocouples.
值 可以作为 EB 的基准温度
本文在风洞试验台中的 300*300 的方形筒空气截面中 布置 16 点的测温框 热电
偶采用 Φ0.6 的铜-康铜型线 分别按图 1 所示位置将已经校验好的 16 支热电偶独立测温
和另 16 并联测温的两种方式连接好 使用巡检仪同步测温
3 实验数据分析
分析表 1 和图 4 可以发现在温度场的测量中利用热电偶测量值比实际值偏高 通过
照 得出利用热电偶并联对不均匀温度场的测量的参考式
关键词 热电偶 并联 网格 不均匀温度场
1 引言
在测温的场合要用到对不均匀温度场进行测试 如通道中的烟气 鼓风 换热介质等 以便进行换热等计算 通常是在较大尺寸通道某截面上布置若干个独立的测温点 但这样 会造成以下几个主要问题 测量仪器数目过多 测量步骤繁琐 易产生误差 降低了测量 精度等 笔者在汽车散热器风洞实验中发现出风通道截面上的温度很不均匀 由于单点测 量误差太大 多点测量又涉及以上几个问题 于是在这种场合就想到将数支热电偶并联在 一起 以期获得能代表不均匀温度场的温度 并能有效避免以上矛盾 目前 关于并联热 电偶测温的有关文献较少 有进行深一步研究的必要
n
∑ Ei • Si
Ep
i =1
n•S
1
式中 Ei 第 i 支热电偶 m 次测量的平均值 Si 第 i 支热电偶在通道中所占用的面
积 S 通道总的横截面积
对于第 i 支独立的热电偶 测量 m 次(本文 m=13) 再求出其平均热电势 Ei
m
∑ Eij
Ei
j =1
m
2
取 (j=1,2,3 m)
它的绝对误差是
The Research about the Shunt-wound Thermocouples Used in Asymmetric Temperature Field
YongTian GAI MingZhi XI
Inner Mongolia University of Technology, 010062 Abstract
=
E1
+
E2
+
E3 +......+ n
En
(10)
当每支热电偶的绝对误差 绝对值 也相等的情况下 即 ∆E1 = ∆E2....= ∆En = ∆Ei 时 根
据公式 9 有
γB =
1 ∆Ei n EB
表 1 16 支并联与 16 支单点平均温度值
(11)
16 点平均值 16 支并联值
26.10 28.59 28.89 32.11 34.98 37.24 38.90 41.91 44.60 46.91 49.19 26.51 29.60 29.84 33.27 36.38 38.98 39.95 43.21 46.05 48.48 50.66
图4 并联热电偶与单点平均值的关系
利用最少二乘法分析参考式的误差小于 1.5% 所以参考式的拟合是成功的 根据图 4 结果 完全可以用并联方式替代多支单点平均方式 使测温仪表数目大幅度减少 实 验强度降低并保持测温结果精度不变 这一方法可应用到类似情况的工业生产中
4 结论
4

其测量值与前述做对比 这 n 个独立的热电偶所产生的平均热电势 E p 可将它作
为基准值, 因为 E p 可以看作相对高一级仪表测量得到的值近视看作真值 也称相对真
值 [1] 以这 n 个热电偶为中心将图 1 的方形筒截面平分为 n 个小面积作为微分单元利用积
分的思想来求得截面上空气的平均热电势 E p

热电偶并联在不均匀温度场测量的研究
盖永田 席明智
内蒙古工业大学能源与动力工程学院,(010062)
摘要
E-mail:gaiyongtian@
本文介绍了一种将热电偶并联来测量不均匀温度场的方法 以在该温度场网
格分布 n 个独立的热电偶所测得的平均温度作为基准温度 与并联所得的温度值进行对
根据图 3,并联后总热电势 EB 与单支热电偶的热电势 Ei 及其内阻 ri 有如下的关系[ ]
∑ EB
=
i=n i =1
Ei ri
∑i=n 1
i=1 ri
(7)
并联电势的绝对误差 ∆EB 与单支电势的绝对误差 ∆Ei 关系如下式[ ]
∑ ∆EB =
n i =1

∆Ei ri
2
∑n 1
2.3 并联测温与多点测温的比较
3
由式 6
11 可知
γ p = ∆Ei EB
γB
mEi E p

12
由上式计算发现 γ p 是 γ B 的百分之几 即 E p 的相对误差比 EB 的要小 可见 E p 精
度比 EB 的精度高 通过系统误差处理可认为 16 点平均值即为通道截面空气温度的实际
Keywords: thermocouple shunt-wound reseau asymmetric temperature field
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