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罗列热电偶使用的五方面注意事项和陷阱

来源:作者:上海自动化仪表三厂发表时间:2018-11-08

    大多数测量问题和热电偶误差都是由于对热电偶的工作原理缺乏了解。下面上海自动化仪表三厂列出了一些需要注意的常见问题和陷阱。


1.连接问题

    许多测量误差是由无意的热电偶连接引起的。请记住,两种不同金属的任何连接都会形成连接。如果需要延长热电偶的引线,则必须使用正确类型的热电偶延长线(例如K型热电偶用K型)。使用任何其他类型的导线将引入热电偶结。使用的任何连接器必须由正确的热电偶材料制成,并且必须遵守正确的极性。


2.引线电阻

    为了最大限度地减少热分流并缩短响应时间,热电偶由细线制成(在铂类型的情况下,成本也是一个考虑因素)。这可能导致热电偶具有高电阻,这会使其对噪声敏感,并且还可能由于测量仪器的输入阻抗而导致误差。具有32 AWG线(直径0.25 mm)的典型外露结热电偶将具有大约15欧姆/米的电阻。Pico TC-08的输入阻抗为2MΩ,因此12米电缆的误差小于0.01%。如果需要带有细导线或长电缆的热电偶,则值得保持热电偶引线短路,然后使用热电偶延长线(厚度更大,电阻更低)在热电偶和测量仪器之间运行。

    这是无意中改变热电偶线的构成的结果。通常的原因是在极端的工作温度下大气颗粒扩散到金属中。另一个原因是来自绝缘体的杂质和化学物质扩散到热电偶线中。如果在高温下操作,请检查探头绝缘的规格。


3.噪声

    热电偶的输出信号很小,因此容易产生电噪声。大多数测量仪器(例如TC-08)都会抑制任何共模噪声(两条线路上的信号相同),因此可以通过将电缆扭绞在一起来最大限度地降低噪声,以确保两条线路都能获得相同的噪声信号。此外,TC-08使用集成模数转换器,有助于平均掉任何剩余噪声。如果在极其嘈杂的环境中工作(例如靠近大型电机),则值得考虑使用屏蔽延长电缆。如果怀疑是拾取噪音,请首先关闭所有可疑设备并查看读数是否发生变化。


4.共模电压

    尽管热电偶信号非常小,但是在测量仪器的输入端通常存在更大的电压。这些电压可能是由电感拾取(测试电机绕组和变压器温度时的问题)或“接地”连接引起的。“接地”连接点的典型示例是使用非绝缘热电偶测量热水管的温度。如果接地不良,则管道与测量仪器接地之间可能存在几伏电压。这些信号也是共模(两个热电偶线都相同),因此如果它们不是太大,大多数仪器都不会出现问题。例如,TC-08的共模输入范围为-4 V至+4 V.如果共模电压大于此值,将导致测量误差。


5.热分流

    所有热电偶都有一定的质量。加热此质量会消耗能量,因此会影响您尝试测量的温度。考虑例如测量试管中液体的温度:存在两个潜在的问题。首先,热能将沿热电偶线向上传播并消散到大气中,从而降低电线周围液体的温度。如果热电偶没有充分浸入液体中,则会出现类似的问题。由于导线上较冷的环境空气温度,热传导可能导致热电偶结与液体本身处于不同的温度。在上面的例子中,具有较细线的热电偶可能有所帮助,因为它将在液体和环境空气之间的连接处沿着热电偶线引起更陡的温度梯度。如果使用带细线的热电偶,则必须考虑引线电阻。使用带有细线的热电偶连接到更厚的热电偶延长线通常可以提供最佳折衷。


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