熱電偶插入深度對測溫影響

   測溫點的選擇熱電偶的安裝位置，即測溫點的選擇是*重要的。測溫點的位置，對于生產(chǎn)工藝過程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。
      插入深度熱電偶插入被測場所時，沿著傳感器的長度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當環(huán)境溫度低時就會有熱損失。致使熱電偶與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差?？傊蔁醾鲗Ф鸬恼`差，與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護管因其導熱性能好，其插入深度應該深一些（約為直徑的15—20倍），陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些（約為直徑的10-15倍）。對于工程測溫，其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態(tài)有關(guān)，如流動的液體或高速氣流溫度的測量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數(shù)值應由實驗確定。
     響應時間的影響接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達到熱平衡。因此，在測溫時需要保持一定時間，才能使兩者達到熱平衡。而保持時間的長短，同測溫元件的熱響應時間有關(guān)。而熱響應時間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測量條件，差別極大。對于氣體介質(zhì)，尤其是靜止氣體，至少應保持30min以上才能達到平衡；對于液體而言，*快也要在5min以上。對于溫度不斷變化的被測場所，尤其是瞬間變化過程，全過程僅1秒鐘，則要求傳感器的響應時間在毫秒級。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后，而且也會因達不到熱平衡而產(chǎn)生測量誤差。*好選擇響應快的傳感器。對熱電偶而言除保護管影響外，熱電偶的測量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細，測量端直徑越小，其熱響應時間越短。測溫元件熱響應誤差可通過下式確定【1】。 Δθ=Δθ0exp（-t/τ）（2—1）式中 t—測量時間 S， Δθ—在 t 時刻，測溫元件引起的誤差，K或℃ Δθ0—“t=0” 時刻，測溫元件引起的誤差，K或℃ τ—時間常數(shù) S e —自然對數(shù)的底（2.718）因此，當t=τ時，則Δθ=Δθ0/e 即為0.368，如果當t=2τ時,則Δθ=Δθ0/e2 即為0.135。當被測對象的溫度,以一定的速度α(k/s或℃/s)上升或下降時,經(jīng)過足夠的時間后,所產(chǎn)生的響應誤差可用下式表示： Δθ∞=-ατ （2—2）式中 Δθ∞—經(jīng)過足夠時間后，測溫元件引起的誤差。由式（2—2）可以看出，響應誤差與時間常數(shù)（τ）成正比。為了提高檢定效率許多企業(yè)采用自動檢定裝置，對入廠熱電偶進行檢定，但是，該裝置也并非十分完善。二汽變速箱廠熱處理車間就發(fā)現(xiàn)如果在400℃點的恒溫時間不夠，達不到熱平衡，就容易發(fā)生誤判。
      熱輻射的影響插入爐內(nèi)用于測溫的熱電偶，將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內(nèi)氣體是透明的，而且，熱電偶與爐壁的溫差較大時，將因能量交換而產(chǎn)生測溫誤差。在單位時間內(nèi)，兩者交換的輻射能為P，可用下式表示： P=σε（Tw4 - Tt4 ）（2—3）式中 σ—斯忒藩—波爾茲常數(shù) ε—發(fā)射率 Tt—熱電偶的溫度 , K Tw—爐壁的溫度 , K 在單位時間內(nèi),熱電偶同周圍的氣體（溫度為T）,通過對流及熱傳導也將發(fā)生熱量交換的能量為P′ P′=αA（T-Tt）（2—4）式中 α—熱導率 A— 熱電偶的表面積在正常狀態(tài)下，P= P′，其誤差為： Tt-T=σε（Tt4-Tw4）/αА （2—5）對于單位面積而言其誤差為 Tt-T=σε（Tt4-Tw4）/α （2—6）因此，為了減少熱輻射誤差，應增大熱傳導，并使爐壁溫度Tw ，盡可能接近熱電偶的溫度Tt。另外，在安裝時還應注意： ①熱電偶安裝位置，應盡可能避開從固體發(fā)出的熱輻射，使其不能輻射到熱電偶表面； ②熱電偶*好帶有熱輻射遮蔽套。
      熱阻抗增加的影響在高溫下使用的熱電偶，如果被測介質(zhì)為氣態(tài)，那么保護管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護管的熱阻抗增大；如果被測介質(zhì)是熔體，在使用過程中將有爐渣沉積，不僅增加了熱電偶的響應時間，而且還使指示溫度偏低。因此，除了定期檢定外，為了減少誤差，經(jīng)常抽檢也是必要的。例如，進口銅熔煉爐，不僅安裝有連續(xù)測溫熱電偶，還配備消耗型熱電偶測溫裝置，用于及時校準連續(xù)測溫用熱電偶的準確度。

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