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淺析影響K型直角熱電偶測溫的兩類原因
發布時間:2019-05-04   點擊次數:133次
  淺析影響K型直角熱電偶測溫的兩類原因
  1、短程有序結構變化(K狀態)的影響K型直角熱電偶在250℃—600℃溫度范圍內使用時,由于其顯微結構發生變化,形成短程有序結構,因此將影響熱電勢值而產生誤差,這就是所謂的K狀態。它是Ni—Cr合金特有的晶格變化,當Cr含量在5—30%范圍內存在著原子晶格的有序無序轉變。由此而引起的誤差,因Cr含量及溫度的不同而變化。將K型熱電偶從300℃加熱至800℃,每50℃取一點,測量該點電勢。在450℃時偏差最大可達4℃,在350—600℃范圍內,均為正偏差。由于K狀態的存在,使K型熱電偶在升溫或降溫檢定結果不一致,故在廉金屬熱電偶檢定規程中明文規定檢定順序:由低溫向高溫逐點升溫檢定。而且在400℃檢定點,不僅傳熱效果不佳,難以達到熱平衡,而且,又恰好處于K狀態誤差最大范圍。因此,對該點判定合格與否時應很慎重。Ni—Cr合金短程有序結構變化的現象,不僅存在于K型,而且,在E型熱電偶正極中也有此現象。但是,作為變化量E型熱電偶僅為K型的2/3。總之,K狀態與溫度、時間有關,當溫度分布或熱電偶位置變化時,其偏差也會發生很大變化。故難以對偏差大小作出準確評價。
  2、K型直角熱電偶絲不均質影響
  1)熱電偶材質本身不均質熱電偶在計量室檢定時,按規程要求,插入檢定爐內的深度只有300mm。因此每支熱電偶的檢定結果,確切的說只能體現或主要體現出從測量端開始300mm長偶絲的熱電行為,然而,當熱電偶的長度較長時,則大部分偶絲處于高溫區,如果熱電偶絲是均質的,那么依據均質回路定則,測量結果與長度無關。然而,熱電偶絲并非均質,尤其是廉金屬熱電偶絲其均質性較差,又處于具有溫度梯度的場合,那么其局部將產生熱電動勢,該電動勢稱為寄生電勢。由寄生電勢引起的誤差稱為不均質誤差。在現有的貴金屬、廉金屬熱電偶檢定規程中,對熱電偶的不均質尚未作出規定,只有在熱電偶絲材標準中,對熱電偶絲的不均勻性有一定要求。對廉金屬熱電偶采用首尾檢定法求出不均勻熱電動勢。正規熱電偶絲材生產廠,均按國家標準要求,生產出不均勻熱電動勢符合要求的產品。
  2)K型直角熱電偶絲經使用后產生的不均質對于新制的熱電偶,即使是不均勻熱電動勢能滿足要求,但是,反復加工、彎曲致使熱電偶產生加工畸變,也將失去均質性,而且使用中熱電偶長期處于高溫下也會因偶絲的劣化而引起熱電動勢變化,例如:插入工業爐中的熱電偶,將沿偶絲長度方向發生劣化,并隨溫度增高,劣化增強,當劣化的部分處于具有溫度梯度的場所,也將產生寄生電動勢疊加在總熱電動勢中而出現測量誤差。作者在實踐中發現有的熱電偶經計量部門檢定合格的產品(多為廉金屬熱電偶)到現場使用時卻不合格。再返回到計量部門檢定仍然合格,其中主要原因就是偶絲不均質引起的。生產熱電偶的技術人員都切身體會到,熱電偶的不合格率也隨其長度的增加而增加。皆是受熱電偶絲材不均質的影響。總之,由不均質即寄生電動勢引起的誤差,取決于熱電偶絲自身的不均質程度及溫度梯度的大小,對其定量極其困難。

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