 |
 |
 |
 |
Рис. 4. Кривая зависимости термо-ЭДС идеальной термопары от температуры
Таким образом, Е (i, представляет собой ту поправку, которую необходимо внести в измеряемое значение термо-ЭДС термопары при температуре свободных концов , чтобы получить термо-ЭДС, соответствующую температуре свободных концов термопары .
Это положение иллюстрируется рис. 4. Кривая OA характеризует изменение термо-ЭДС термопары в зависимости от i при температуре свободных концов . Если температура свободных концов , то начало кривой переносится из точки О в
точку О и соответственно умень- E{t,,t---
шается значение термо-ЭДС термопары для одного и того же значения измеряемой температуры t
Следовательно, при эксплуатации нет необходимости сохранять температуру свободных концов термопары, которую они имели при градуировке- Результат измерения температуры можно скорректировать в этом случае введением поправки к измеренной термо-ЭДС, определяемой по формуле (14).
Поправка Е. (i , может быть найдена также по градуировочной кривой или градуировочным таблицам. При этом важно знать температуру свободных концов термопары в условиях эксплуатации и обеспечить ее постоянство в течение всего периода измерений, что определяет в основном сходимость измерений.
Для того чтобы в значительной степени исключить влияние режима работы измеряемого объекта (например, нагревательной печи) на температуру свободных концов термопары, необходимо удалить их от места нагрева на значительные расстояния. Для этого необязательно применять длинные термопары, целесообразнее удлинять их гибкими изолированными проводами. Эти провода должны быть термоэлектрически идентичны термоэлектродам термопары, в связи с чем их называют термоэлектродными удлинительными проводами. Иногда для их обозначения применяют термин "компенсационные" провода, что противоречит ГОСТ 15845-70 "Кабели, провода и шнуры. Термины и определения", поэтому в данной книге указанный термин не используется.
В цеП1. термопары термозлектродные провода и кабели включаются с соблюдением знака полярности по схеме, приведенной на рис. 5. Как видно из схемы, холодные спаи термопары A(fi) отодвинуты от измеряемого объекта на длину термоэлектродных проводов E(cd).
В пирометрии нашли применение два типа удлинительных проводов и кабелей: суммарной и поэлектродной компенсации термо-ЭДС термопар. Удлинительные провода и кабели суммарной компенсации должны развивагь термо-ЭДС, равную термо-ЭДС термопары, для которой они предназначены (например, медь - константан для хромель-алюминиевой термопары, медь - ТП дня платинородии-платиновой термопары и т. д.). Таким образом, для данного случая должно быть обеспечено равенство (рис. 5)
(15)
Рис. 5. Схема включения удлинительных термоэлектродных проводов в цепь термопары
Совершенно очевидно, что это равенство должно сохраняться только в пределах возможных изменений температуры свободных концов.
При этом паразитные термо-ЭДС, возникающие в холодных спаях термопары, взаимно компенсируются [l] .Однако, когда температура обоих концов электродов термопары не только непостоянна, но и неодинакова, применяется второй тип удлинительных проводов - с поэлектродной компенсацией. В заданном интервале температур электроды таких проводов развивают с третьим электродом, например платиной, ту же термо-ЭДС, что и соответствующие электроды термопары.
. Этот тип проводов изготовляется в случае недефицитности материалов с теми же термоэлектродами, что и подключаемая термопара (например, хромель-копелевыми для одноименной термопары), что равноценно удлинению самой термопары с целью вывода холодных спаев в удаленную от объекта зону с низкой температурой.
Однако применение удлинительных проводов термоэлектродных материалов не всегда целесообразно, так k.sk это может привести к перерасходу дорогостоящих дефицитных или благородных металлов, из которых изготовлена термопара. Замена другими материалами
может быть также вызвана необходимостью иметь минимальное сопротивление цепи термопары. В этом случае для изготовления удлинительных проводов с поэлектродной компенсацией используются специальные сплавы (например, КП и КПР для платинородий-платиновой термопары) .
Сведения о применяемых в отечественной промышленности термо-алектродных удлинительных проводах к различным термопарам представлены в табл. 1.
3. НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПОГРЕШНОСТЬ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПОМОЩИ ТЕРМОПАР С УДЛИНИТЕЛЬНЫМИ
ПРОВОДАМИ
Причины появления ошибок при измерении температуры термопарой с удлинительными проводами довольно широко изучены. При этом в основном рассматриваются два вида ошибок, из которых одна определяется погрешностью собственно термопары, а другая возникает из-за удлинительных проводов. Учитывая, что в данной книге рассматриваются как термопарные, так и удлинительные провода и кабели, рассмотрим оба вида ошибок.
Погрешности, вносимые термопарами
Погрешность при измерении температуры, возникающая при применении термоэлектродных проводов и кабелей в качестве термопар, определяется рядом факторов. Размер этой погрешности зависит от конструкции термопарных проводов и кабелей, типа и свойств материалов, использованных в их составе, условий эксплуатации термопар. Рассмотрим подробнее некоторые причины появления погрешности при измерении температуры.
1. Термоэлектрическая неоднородность термоэлектродных материалов. Погрешность при измерении температур, обусловленная термоэлектродными материалами, возникает в основном из-за термоэлектрической неоднородности проволоки по длине. Неоднородность термоэлектродного материала, как правило, появляется в процессе производства термоэлектродной проволоки и вызывается следующими факторами [Ю, 20] :
а) химической и физической неоднородностью;
б) посторонними включениями;
в) местным наклепом из-за неравномерной деформации термоэлектродного материала;
г) остаточными внутренними напряжениями;
0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42