Die Hauptfaktoren, die den Messfehler von Thermoelementen beeinflussen

Zu den Hauptfaktoren, die sich auf Messfehler auswirken, gehören die Einstecktiefe des Thermoelements, die Reaktionszeit, die Wärmestrahlung und die Wärmeimpedanz.
1. Die Auswirkung der Reaktionszeit
Das Grundprinzip der Kontakttemperaturmessung besteht darin, dass das Temperaturmesselement mit dem Messobjekt ein thermisches Gleichgewicht erreichen muss. Daher ist es notwendig, bei der Temperaturmessung eine gewisse Zeitspanne einzuhalten, um ein thermisches Gleichgewicht zwischen beiden zu erreichen. Die Länge der Haltezeit hängt von der thermischen Reaktionszeit des Temperaturmesselements ab. Die thermische Ansprechzeit hängt mit erheblichen Unterschieden hauptsächlich vom Aufbau und den Messbedingungen des Sensors ab. Bei gasförmigen Medien, insbesondere stationären Gasen, sollte das Gleichgewicht mindestens 30 Minuten oder länger aufrechterhalten werden;
Bei Flüssigkeiten sollte die schnellste Zeit mindestens 5 Minuten betragen. Wenn sich die Temperatur an einem Teststandort ständig ändert, insbesondere bei einem Prozess mit sofortiger Änderung, muss die Reaktionszeit des Sensors im Millisekundenbereich liegen, wenn der gesamte Prozess nur 1 Sekunde dauert. Daher können gewöhnliche Temperatursensoren nicht nur nicht mit der Temperaturänderungsrate des Messobjekts Schritt halten, sondern verursachen aufgrund der Unfähigkeit, ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen, auch Messfehler. Wählen Sie am besten einen Sensor mit schneller Reaktion. Bei Thermoelementen ist neben dem Einfluss von Schutzrohren auch der Durchmesser des Messendes des Thermoelements der Hauptfaktor, d. h. je dünner der Thermoelementdraht, desto kleiner der Durchmesser des Messendes und desto kürzer sein Thermoelement Reaktionszeit. Der thermische Reaktionsfehler des Temperaturmesselements kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden.
Δθ{{0}}Δθ 0exp (- t)/ τ)
In der Formel ist t die Messzeit S,
Δθ- Der vom Temperaturmesselement zum Zeitpunkt t, K oder Grad verursachte Fehler
Δθ Fehler verursacht durch das Temperaturmesselement zum Zeitpunkt 0- „t=0“, K oder Grad
τ- Zeitkonstante S
E – Die Basis des natürlichen Logarithmus (2.718)
Daher, wenn t{{0}} τ Wenn, dann ist Δθ=Δθ 0/e 0,368,
Wenn t{{0}} τ Wenn, dann ist Δθ=Δθ 0/e2 0,135.
Wenn die Temperatur des getesteten Objekts mit einer bestimmten Geschwindigkeit (k/s oder Grad/s) steigt oder fällt, kann der nach ausreichender Zeit erzeugte Antwortfehler wie folgt ausgedrückt werden:
Δθ∞=- τ
In der Formel Δθ∞- Der Fehler, der durch das Temperaturmesselement nach ausreichender Zeit verursacht wird.
Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, ist der Antwortfehler direkt proportional zur Zeitkonstante (τ). Um die Effizienz der Kalibrierung zu verbessern, verwenden viele Unternehmen automatische Kalibriergeräte zur Kalibrierung eingehender Thermoelemente. Allerdings ist dieses Gerät nicht sehr vollständig. Die Wärmebehandlungswerkstatt der Second Automobile Transmission Factory hat herausgefunden, dass es leicht zu Fehleinschätzungen kommt, wenn die konstante Temperaturzeit bei 400 Grad nicht ausreicht, um ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen.

2. Der Einfluss der Einstecktiefe
Auswahl der Temperaturmesspunkte
Einstecktiefe von b
Wenn das Thermoelement an der geprüften Stelle eingeführt wird, wird ein Wärmefluss entlang der Längsrichtung des Sensors erzeugt. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kommt es zu Wärmeverlusten. Verursacht Temperaturmessfehler aufgrund von Temperaturinkonsistenzen zwischen dem Thermoelement und dem gemessenen Objekt. Kurz gesagt, die durch Wärmeleitung verursachten Fehler hängen mit der Einstecktiefe zusammen.
Die Einstecktiefe hängt vom Material des Schutzrohrs ab. Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit sollte die Einstecktiefe von Metallschutzrohren tiefer sein (ca. 15-20-facher Durchmesser). Keramische Materialien haben eine gute Isolationsleistung und können flacher eingeführt werden (etwa 10-15-facher Durchmesser). Bei der technischen Temperaturmessung hängt die Eintauchtiefe auch davon ab, ob sich das Messobjekt in einem statischen oder fließenden Zustand befindet. Beispielsweise unterliegt die Messung der Temperatur einer fließenden Flüssigkeit oder eines Luftstroms mit hoher Geschwindigkeit nicht den oben genannten Einschränkungen. Die Einstecktiefe kann geringer sein und der spezifische Wert sollte durch Experimente ermittelt werden.
3. Der Einfluss von Wärmestrahlung
Ein zur Temperaturmessung in den Ofen eingesetztes Thermoelement wird durch die von Hochtemperaturobjekten abgegebene Wärmestrahlung erhitzt. Unter der Annahme, dass das Gas im Ofen transparent ist und der Temperaturunterschied zwischen dem Thermoelement und der Ofenwand groß ist, kommt es aufgrund des Energieaustauschs zu Temperaturmessfehlern.
Die zwischen beiden innerhalb einer Zeiteinheit ausgetauschte Strahlungsenergie beträgt P, was sich wie folgt ausdrücken lässt:
P= σε (Tw4 Tt4) (2-3)
In der Formel σ-Stefan-Boltz-Konstante
ε- Emissionsgrad
Tt – Temperatur des Thermoelements, K
Tw – Temperatur der Ofenwand, K
In einer Zeiteinheit beträgt der Energieaustausch zwischen dem Thermoelement und dem umgebenden Gas (Temperatur T) durch Konvektion und Wärmeleitung P ′
P ′= A (T-Tt) (2-4)
In der Formel - Wärmeleitfähigkeit
A – Oberfläche des Thermoelements
Unter normalen Bedingungen ist P=P ′, mit einem Fehler von:
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ À (2-5)
Für eine Flächeneinheit beträgt der Fehler
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ (2-6)
Um Wärmestrahlungsfehler zu reduzieren, ist es daher notwendig, die Wärmeleitung zu erhöhen und die Ofenwandtemperatur Tw so nahe wie möglich an die Temperatur Tt des Thermoelements anzupassen.