Utilisation correcte des fils de compensation du thermocouple dans la mesure de la température

Les fils de compensation de thermocouple ont été largement utilisés dans la mesure de la température du thermocouple. Si vous comprenez le principe, la fonction, la méthode d'action et les précautions des fils de compensation de thermocouple, vous pouvez utiliser pleinement la fonction des fils de compensation de thermocouple, sinon il se retournera. Dans la production industrielle, bien que les thermocouples aient été largement utilisés comme capteurs de température pour la mesure et le contrôle de la température, et les gens les connaissent, si la méthode d'utilisation correcte n'est pas prête à l'attention, elle peut provoquer un écart significatif dans la mesure et le contrôle de la température, et dans les cas graves, provoquer directement des pertes économiques. Par conséquent, il devrait être pris au sérieux.
1, Introduction au principe de mesure de la température des thermocouples
Un circuit composé de deux matériaux homogènes différents A et B est appelé thermocouple. A. Les points de contact connectés aux deux extrémités du matériau B sont représentés respectivement par J1 et J2. Si la température T1 et T2 des points de contact de J1 et J2 est différente, un potentiel électrique sera généré dans le circuit, qui est généralement appelé potentiel thermoélectrique. Lorsque A le matériau de la synchronisation b, l'amplitude du potentiel thermoélectrique dépend de la différence de température entre T1 et T2, exprimée par la formule comme
Eab (t1, t2)=eab (t1) + eBa (t2)=eab (t1) -eab (t2) (1)
Dans la formule: le matériau EAB (T1, T2) est un thermocouple de B a une différence de potentiel thermoélectrique entre les températures de jonction T1 et T2.
EAB (T1) - A Le potentiel au point B lorsque la température est T1.
EAB (T2), EBA (T1) - A Le potentiel à la température du point B T2 est égal en amplitude et opposé en signe.
Afin d'unifier les matériaux de thermocouple et de les standardiser, les normes nationales pertinentes ont stipulé la composition du matériau thermocouple a les composants de la pureté b et ont fourni une forme combinée de matériau B est nommée avec une seule lettre, telle que le type K, le type S, etc. Représenté ici comme T 0, et divers types de tables d'étalonnage de thermocouple sont fabriqués pour une référence et un calcul faciles.
Comparé à la forme de la figure 1, la formule (1) est transformée en
Eab (ti, t2)=eab (t1, t 0) - eab (t2, t 0) (2)
La formule (2) est la formule pratique que nous utilisons actuellement, tant que nous connaissons T1 T2, EAB (TI, T 0) et EAB (T2, T 0) peuvent être trouvées dans le tableau de graduation.
Deux fils de compensation du thermocouple
Tout d'abord, analysons la loi du conducteur de connexion et la loi de température intermédiaire des thermocouples.
Dans les applications pratiques, il y a toujours une distance entre les instruments de mesure et le contrôle des instruments et des thermocouples. Les matériaux C et D au milieu sont également deux matériaux homogènes. Selon la loi du conducteur intermédiaire dans les thermocouples, l'expression du potentiel total mesuré EZ peut être dérivée comme suit:
EZ=EAB (T1, T3) + ECD (T3, T2) (3)
L'équation (3) est la loi du conducteur de connexion thermocouple. Si la connexion n'est pas dans une section, le potentiel total EZ est également la somme de chaque section. Dans la mesure, nous espérons que le potentiel total à l'extrémité de mesure est le thermocouple EAB (T1, T2), ce qui est pratique pour contrôler la mesure de l'instrument pour éviter que le potentiel supplémentaire ne soit généré par des connexions intermédiaires. L'expression est:
EAB (T1, T2)=EZ=EAB (T1, T3) + EAB (T3, T2) (4)
Dans l'équation (4), le T3 est appelé la température intermédiaire, il est donc également connu comme la loi de la température intermédiaire. Cela nous oblige à trouver un certain CD matériel, ses caractéristiques sont:
ECD (t3, t2)=eab (t3, t2) (5)
Le matériau qui satisfait l'équation (5) est appelé le fil de compensation du thermocouple. Parce qu'il existe de nombreux types de thermocouples, il existe également de nombreux types de fils de compensation de thermocouples.
3, erreurs courantes dans l'utilisation des fils de compensation et des erreurs résultantes
1. Connectez les bornes positives et négatives du fil de compensation du thermocouple à l'inverse avec le thermocouple
Si les pôles positifs et négatifs du fil de compensation du thermocouple sont connectés en sens inverse aux pôles positifs et négatifs du thermocouple, et les pôles positifs et négatifs du thermocouple sont correctement connectés aux pôles positifs et négatifs de l'instrument, en prenant le thermocouple de type K comme exemple. Cette erreur est assez courante dans les applications car après la connexion, la tendance du changement de température de l'objet contrôlé est cohérente avec l'instrument d'affichage. De plus, de nombreux produits de fil de compensation de thermocouple ont actuellement un étiquetage non standard, ce qui rend difficile la distinction; Certains fabricants étiquettent même les couleurs incorrectement. Vous trouverez ci-dessous une analyse des erreurs causées par cette situation.
S'il est connecté correctement, le potentiel thermoélectrique total reçu par l'instrument est
Ez=ek (ti, t3) + ekx (t3, t2)=ek (t1, t3) + ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6)
En raison d'une erreur de connexion, selon la loi des conducteurs intermédiaires, le potentiel thermoélectrique total reçu par l'instrument est
Ez=ek (t1, t3) + ekx (t3, t2) (7)
Pour les fils de compensation prolongée KX, il y a
E'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
Calculez l'erreur générée par la valeur de mesure de l'instrument
Ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
La température près de la fournaise industrielle générale est d'au moins 8 degrés supérieure à la température dans la salle de contrôle. Ainsi, l'erreur résultante est exactement le double de la valeur de compensation du fil de compensation. Pour les thermocouples de type K, la valeur de potentiel différentiel est généralement d'environ 40 ° C / (μ V), et la température mesurée est d'environ 16 degrés inférieure à la température réelle. Si la température de contrôle est fixée à 600 degrés, la température réelle doit être d'environ 616 degrés.
D'après l'analyse ci-dessus, on peut voir que lorsque les pôles positifs et négatifs du fil de compensation du thermocouple sont inversés, il ne parvient pas seulement à compenser, mais double également l'erreur par rapport à ne pas connecter le fil de compensation. Par conséquent, la polarité du fil de compensation doit être prise en compte lors de la connexion.
2. Le modèle de fil de compensation utilisé est incorrect
Si le même type de fil de compensation est associé au même type de thermocouple, des erreurs se produiront toujours si le type sélectionné de fil de compensation est incorrect. En supposant qu'un thermocouple de type S est utilisé, le fil de compensation KX du thermocouple de type K est sélectionné.
Selon la loi du conducteur intermédiaire, le potentiel thermoélectrique total reçu par l'instrument est
E'z (t1, t2)=es (t1, t3) + ekx (t3, t2) (10)
Si le fil du fil de compensation de type S est utilisé correctement sans considérer l'erreur d'auto-erreur du fil de compensation, le potentiel total mesuré par l'instrument est EZ (T1, T2)=ES (T1, T3) + ES (T3, T2) (11)
En raison de la sélection du mauvais fil de compensation, la valeur de mesure de l'instrument a entraîné des erreurs comme indiqué dans les équations (10) - (11)
Ez'-ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
Si la température de travail du thermocouple de type S est de 900 degrés et que la température ambiante dans la salle de contrôle est de 25 degrés, toujours selon T 3--} T 2==8, vérifiez séparément les tables d'étalonnage de la paire S et de la paire K et obtenez la différence potentielle comme la différence potentielle comme
Ekx (t3, t2) -es (t3, t2) =0. 278mv
La température mesurée par l'instrument est supérieure à la température réelle. Si l'instrument est contrôlé à 900 degrés, la valeur réelle n'est que de 875,1 degrés, avec une erreur de 24,9 degrés.
Si la polarité est à nouveau inversée dans la situation ci-dessus, la valeur de mesure de l'instrument sera plus élevée. Lorsque l'instrument affiche 900 degrés, la température réelle est de 933,2 degrés, avec une erreur de 33,2 degrés.
3. Mélanger les fils de compensation avec des fils ordinaires
Dans les applications pratiques, il est souvent constaté que les fils ordinaires sont utilisés pour connecter les fils de compensation en raison de leur longueur insuffisante, ou une section de fil ordinaire est connectée après la rupture du fil de compensation.
4, précautions pour utiliser des fils de compensation
1. Sélection de fils de compensation
Le fil de compensation doit être sélectionné correctement en fonction du type de thermocouple utilisé et de l'occasion dans laquelle il est utilisé.
2. Contact Connexion
Essayez de maintenir la température des deux points de contact aussi près que possible de la borne du thermocouple. La température au point de connexion avec la borne de l'instrument doit être aussi proche que possible. Dans les zones où il y a un ventilateur dans la cabinet d'instruments, les points de contact doivent être protégés pour empêcher le ventilateur de souffler directement aux points de contact.
3. Utiliser la longueur
Parce que le signal du thermocouple est très faible, au niveau du microvolt, s'il est utilisé sur une longue distance, une atténuation du signal et une forte interférence électrique dans l'environnement peuvent provoquer une distorsion du signal du thermocouple, entraînant une mesure et un contrôle de la température inexacts. Dans les cas graves, des fluctuations de température peuvent se produire pendant le contrôle. Sur la base de l'expérience, il est généralement préférable de contrôler la longueur du fil de compensation du thermocouple à moins de 15 mètres. S'il dépasse 15 mètres, il est recommandé d'utiliser un émetteur de température pour transmettre le signal. L'émetteur de température convertit la valeur potentielle correspondant à la température dans le courant direct pour la transmission et a une forte capacité d'anti-interférence.