Els principals factors que afecten l'error de mesura dels termoparells

Els principals factors que afecten els errors de mesura inclouen la profunditat d'inserció del termoparell, el temps de resposta, la radiació tèrmica i la impedància tèrmica.
1. L'impacte del temps de resposta
El principi bàsic de la mesura de la temperatura de contacte és que l'element de mesura de la temperatura ha d'arribar a l'equilibri tèrmic amb l'objecte que es mesura. Per tant, és necessari mantenir un cert període de temps durant la mesura de la temperatura per aconseguir l'equilibri tèrmic entre ambdós. La durada del temps de retenció està relacionada amb el temps de resposta tèrmica de l'element de mesura de la temperatura. El temps de resposta tèrmica depèn principalment de l'estructura i les condicions de mesura del sensor, amb diferències significatives. Per als medis de gas, especialment gasos estacionaris, l'equilibri s'ha de mantenir durant almenys 30 minuts o més;
Per als líquids, el temps més ràpid hauria de ser almenys 5 minuts. Per al lloc de prova que canvia constantment de temperatura, especialment el procés de canvi instantani, si tot el procés és de només 1 segon, el temps de resposta del sensor ha d'estar en el nivell de mil·lisegons. Per tant, els sensors de temperatura normals no només no aconsegueixen mantenir el ritme de canvi de temperatura de l'objecte mesurat, sinó que també produeixen errors de mesura a causa de la incapacitat d'aconseguir l'equilibri tèrmic. El millor és triar un sensor amb una resposta ràpida. Per als termoparells, a més de la influència dels tubs protectors, el diàmetre de l'extrem de mesura del termopar també és el factor principal, és a dir, com més prim és el cable del termopar, més petit és el diàmetre de l'extrem de mesura i més curt és tèrmica. temps de resposta. L'error de resposta tèrmica de l'element de mesura de la temperatura es pot determinar mitjançant l'equació següent.
Δθ{{0}}Δθ 0exp (- t)/ τ)
A la fórmula, t - temps de mesura S,
Δθ- L'error causat per l'element de mesura de la temperatura en el temps t, K o grau
Δθ Error causat per l'element de mesura de la temperatura a l'instant 0- "t=0", K o grau
τ- constant de temps S
E - La base dels logaritmes naturals (2.718)
Per tant, quan t{{0}} τ Quan, aleshores Δθ=Δθ 0/e és 0,368,
Si t{{0}} τ Quan, aleshores Δθ=Δθ 0/e2 és 0,135.
Quan la temperatura de l'objecte provat està a una velocitat determinada Quan (k/s o grau/s) puja o baixa, l'error de resposta generat després d'un temps suficient es pot expressar de la següent manera:
Δθ∞=- τ
En la fórmula Δθ∞- L'error causat per l'element de mesura de la temperatura després d'un temps suficient.
Com es pot veure a l'anterior, l'error de resposta està relacionat amb la constant de temps (τ) directament proporcional. Per tal de millorar l'eficiència del calibratge, moltes empreses utilitzen dispositius de calibratge automàtics per calibrar els termoparells entrants. No obstant això, aquest dispositiu no és gaire complet. El taller de tractament tèrmic de la Segona fàbrica de transmissió d'automòbils ha trobat que si el temps de temperatura constant a 400 graus no és suficient per aconseguir l'equilibri tèrmic, és fàcil fer judicis equivocats.

2. L'impacte de la profunditat d'inserció
Selecció de punts de mesura de temperatura
Profunditat d'inserció de b
Quan el termoparell s'insereix a la ubicació provada, es generarà un flux de calor al llarg de la direcció de la longitud del sensor. Quan la temperatura ambient és baixa, hi haurà pèrdua de calor. Provoca errors de mesura de la temperatura a causa de la inconsistència de la temperatura entre el termopar i l'objecte mesurat. En resum, els errors causats per la conducció de calor estan relacionats amb la profunditat d'inserció.
La profunditat d'inserció està relacionada amb el material del tub protector. A causa de la seva bona conductivitat tèrmica, la profunditat d'inserció dels tubs protectors metàl·lics hauria de ser més profunda (aproximadament 15-20 vegades el diàmetre). Els materials ceràmics tenen un bon rendiment d'aïllament i es poden inserir a menys profunditat (aproximadament 10-15 vegades el diàmetre). Per a la mesura de la temperatura d'enginyeria, la profunditat d'inserció també està relacionada amb si l'objecte de mesura es troba en estat estàtic o fluït. Per exemple, la mesura de la temperatura d'un líquid que flueix o d'un flux d'aire d'alta velocitat no estarà subjecta a les limitacions anteriors. La profunditat d'inserció pot ser menor i el valor específic s'ha de determinar mitjançant experiments.
3. L'impacte de la radiació tèrmica
Un termoparell inserit al forn per mesurar la temperatura s'escalfarà per la radiació tèrmica emesa per objectes d'alta temperatura. Suposant que el gas dins del forn és transparent i quan la diferència de temperatura entre el termopar i la paret del forn és gran, es produiran errors de mesura de temperatura a causa de l'intercanvi d'energia.
L'energia de radiació intercanviada entre ambdues en una unitat de temps és P, que es pot expressar de la següent manera:
P= σε (Tw4 Tt4) (2-3)
En la fórmula σ- constant de Stefan Boltz
ε- Emissivitat
Tt - Temperatura del termopar, K
Tw - Temperatura de la paret del forn, K
En una unitat de temps, l'intercanvi d'energia entre el termoparell i el gas circumdant (temperatura T) per convecció i conducció de calor és P′
P ′= A (T-Tt) (2-4)
A la fórmula - Conductivitat tèrmica
A - Superfície del termoparell
En condicions normals, P=P ′, amb un error de:
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ А (2-5)
Per a una unitat d'àrea, l'error és
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ (2-6)
Per tant, per reduir els errors de radiació tèrmica, cal augmentar la conducció de calor i fer que la temperatura de la paret del forn Tw sigui el més propera possible a la temperatura Tt del termopar.