انتخاب صحیح ترموکوپل ها و دلایل خطاهای اندازه گیری

ترموکوپل ها ، به عنوان یکی از سنسورهای مهم در اندازه گیری دما در زمینه کنترل اتوماسیون صنعتی ، سهم زیادی در اندازه گیری دما در صنایع مختلف داشته اند. این ماده به دلیل ساختار ساده ، اندازه گیری دقیق دما ، دامنه اندازه گیری گسترده و نگهداری آسان ، در زمینه کنترل دمای خودکار در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ، دقیقاً به این دلیل است که ترموکوپل خود یک ساختار ساده دارد و نصب و استفاده از آن آسان است که انتخاب پارامترهای کلیدی مانند شماره نمایه سازی و عمق درج اغلب در طی فرآیند انتخاب نادیده گرفته می شود و در نتیجه خطاهای اندازه گیری و حتی آسیب به ترموکوپل در حین استفاده می شود. علاوه بر این ، خطاهای اندازه گیری ناشی از یک سری مواردی از جمله جبران دما ، زمان پاسخ حرارتی ، امپدانس حرارتی و تخریب ترموکوپل در طی فرآیند اندازه گیری نیز مشکل قابل توجهی و حتی ضررهای جدی اقتصادی را برای کاربران واقعی به همراه آورده است. قبل از تأکید روزافزون بر ایمنی ابزار ، دقت اندازه گیری ، عمر خدمات و ثبات در کنترل اتوماسیون صنعتی مدرن ، تعداد زیادی از محققان و مهندسان ابزار دقیق حرارتی تحقیقات گسترده ای را در مورد دقت اندازه گیری دما ، سازگاری و ساختار اندازه گیری دما از ترموکوپل ها انجام داده اند. بر این اساس از انتخاب و کاربرد عملی ترموکوپل ها ، این مقاله در مورد چگونگی انتخاب سازگاری علائم مختلف در مقیاس و اندازه گیری دما از ترموکوپل ها ، انتخاب موقعیت های نقطه اندازه گیری دما و چگونگی انتخاب صحیح عمق درج ترموکوپل ها ، تجزیه و تحلیل و توضیح می دهد. در همان زمان ، تجزیه و تحلیل در مورد خطاهای اندازه گیری ناشی از جبران دما ، زمان پاسخ حرارتی ، امپدانس حرارتی و تخریب ترموکوپل در هنگام استفاده از ترموکوپل ها انجام شد و محلول ها ارائه شد. امیدوارم که بتواند برای اندازه گیری صحیح دما و اندازه گیری دمای طولانی مدت ترموکوپل ها مفید باشد.
1. انتخاب ترموکوپل ها
ترموکوپل ها به دلیل عملکرد ساده آنها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند ، اما در فرآیند انتخاب اولیه ، اغلب به پارامترهای مربوط به نصب و ایمنی ترموکوپل ، مانند رابط نصب و سطح مقاومت در برابر فشار مواد آستین ، توجه بیشتری می شود. با این حال ، سازگاری ، دامنه اندازه گیری دما و عمق درج ترموکوپل ها به راحتی می توان نادیده گرفت ، که بر نتایج اندازه گیری دما تأثیر می گذارد.
1.1 انتخاب شماره شاخص ترموکوپل
انتخاب تعداد نمایه سازی ترموکوپل معمولاً بر اساس دمای کار محیط اندازه گیری شده تعیین می شود. به طور کلی ، با توجه به دامنه اندازه گیری دما تعداد شاخص های مختلف ترموکوپل ها و استفاده واقعی ، ما تقریباً ترموکوپل ها را به سه دسته تقسیم می کنیم: دمای متوسط ​​متوسط ​​، دمای متوسط ​​متوسط ​​و ترموکوپل های شاخصی درجه حرارت بالا. در زیر یک تجزیه و تحلیل و بحث در مورد نحوه انتخاب ترموکوپل ها برای این سه محدوده اندازه گیری دما وجود دارد.
1.1.1 انتخاب ترموکوپل های درجه حرارت متوسط ​​و پایین
اگر برای اندازه گیری دمای پایین ({1}} درجه ~ {{2} درجه) استفاده شود ، یک ترموکوپل در مقیاس T انتخاب می شود. برای اندازه گیری درجه حرارت متوسط ​​و پایین ({5}}} درجه ~ {6} درجه) ، یک ترموکوپل مقیاس EJ را می توان انتخاب کرد. با این حال ، با توجه به این واقعیت که الکترودهای مثبت ترموکوپل در مقیاس TJ از مواد مس خالص و آهن خالص ساخته شده اند ، در طول تولید و استفاده از محصول به راحتی اکسیده می شوند ، بنابراین نمی توان از آنها برای اندازه گیری دما در محیط های اکسیداسیون استفاده کرد. توصیه می شود از یک ترموکوپل در مقیاس الکترونیکی برای اندازه گیری دما در یک محیط اکسید کننده استفاده کنید. ترموکوپل شاخص الکترونیکی نه تنها دامنه اندازه گیری دما از ترموکوپل J-Index را در بر می گیرد ، بلکه دارای یک خروجی پتانسیل ترموالکتریک بزرگ ، حساسیت بالا ، پایداری خوب و مقاومت به اکسیداسیون بهتر از ترموکوپل شاخص TJ است. از آن می توان در محیط های اکسید کننده و بی اثر استفاده کرد ، اما به طور مستقیم در گوگرد و کاهش محیط های گازی در دماهای بالا قابل استفاده نیست. این منجر به خطاهای قابل توجهی در یکنواختی پتانسیل ترموالکتریک ترموکوپل E-Index خواهد شد.
1.1.2 انتخاب ترموکوپل های درجه حرارت متوسط ​​و بالا
ترموکوپل K. N درجه یک ترموکوپل فلزی کم هزینه در بازار فعلی است که عمدتاً برای اندازه گیری دما در مناطق درجه حرارت متوسط ​​و بالا استفاده می شود ({2}} درجه ~ {3} درجه). در میان آنها ، ترموکوپل های K-Index به دلیل خطی بودن خوب ، پتانسیل بزرگ ترموالکتریک ، حساسیت بالا ، پایداری و یکنواختی خوب ، مقاومت اکسیداسیون قوی و قیمت پایین ، سهم بازار مطلق را اشغال می کنند. ترموکوپل N-Index آخرین ترموکوپل استاندارد بین المللی است که با موفقیت بر دو اشکال مهم ترموکوپل K-Index غلبه می کند ، یعنی پتانسیل ترموالکتریک ناپایدار ناشی از شبکه با برد کوتاه آلیاژ نیکل کروم بین 300 درجه و 500 درجه ؛ ناپایداری پتانسیل الکتریکی حرارتی ناشی از اکسیداسیون ترجیحی آلیاژ کروم نیکل در حدود 800 درجه. عملکرد جامع آن برتر از عملکرد ترموکوپل های K-Index است و آن را به یک ترموکوپل امیدوار کننده برای توسعه تبدیل می کند. با این حال ، یک اشکال اصلی ترموکوپل های درجه N ، خطای بزرگ غیرخطی در محدوده دمای پایین ({13}} درجه 400 درجه درجه) و مواد سخت و دشوار برای ماشین است.
1.1.3 انتخاب ترموکوپل های درجه حرارت بالا
S R. ترموکوپل درجه B به یک ترموکوپل فلزی گرانبها گفته می شود زیرا الکترودهای مثبت و منفی آن از آلیاژ رودیوم پلاتین و پلاتین ساخته شده اند. این یک ترموکوپل مناسب برای اندازه گیری در مناطق درجه حرارت بالا (800 درجه ~ 1600 درجه) است. دمای استفاده طولانی مدت توصیه شده برای ترموکوپل های مقیاس S و R (800 درجه 1300 درجه) و دمای استفاده طولانی مدت توصیه شده برای ترموکوپل های مقیاس B (800 درجه 1600 درجه) است. با توجه به دقت اندازه گیری دمای بالا ، پایداری خوب ، دامنه اندازه گیری دمای گسترده و حد بالایی درجه حرارت بالا ، این ترموکوپل های فلزی گرانبها با فارغ التحصیلی های مختلف به طور گسترده در برنامه های اندازه گیری درجه حرارت بالا بالاتر از 1000 درجه ، مانند متالورژی ، شیشه ، سرامیک و سایر صنایع استفاده می شوند. کاستی ها شامل پتانسیل ترموالکتریک کم ، حساسیت کم ، کاهش استحکام مکانیکی در دماهای بالا ، حساسیت زیاد به آلودگی و مواد فلزی گران قیمت گرانبها ، و در نتیجه یک سرمایه گذاری بزرگ یک بار است. اما به طور کلی ، ترموکوپل های فلزی گرانبها هنوز نیروی اصلی اندازه گیری دما در مناطق درجه حرارت بالا هستند. با بهبود مداوم فناوری تولید ترموکوپل ، آنها می توانند به طور موثری سیم های الکترود را از آلودگی در دماهای بالا محافظت کرده و عمر خدمات محصولات را بهبود بخشند.