热电偶线材

温度测量是所有过程测量中最大的组成部分之一,其准确性和可靠性通常会对设施的有效运行和安全产生很大影响。选择最合适的传感器类型可以提高温度测量的准确性、重复性和稳定性,降低运行和维护成本。

在工业设施中,超过90%甚至更多的温度监控由热电阻(RTD)和热电偶(T/C)完成,这意味着在为各种应用选择最佳传感器时,每个细节都可以帮助您做出最明智的决定。

热电阻传感器概述

温度范围:热电阻的推荐测量范围是-200℃到850℃。购买新传感器时,请告知供应商传感器的工作范围,以便他们在工作范围内选择最佳的材料和制造技术。

操作:热电阻的工作原理是金属元件的电阻随着温度的升高而增大。

结构:常见的电阻材料有铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)。由于其更高的稳定性、更好的线性度和更宽的测量温度范围,铂金如今已成为行业标准。虽然镍和铜热电阻仍在现有建筑中使用,但大多数新设备倾向于使用铂。

热电偶线材插图

除了各种热电阻和热电偶传感器外,还可以选择不同的传感器结构类型:标准实心护套元件(图的顶部和中部)或具有短传感器外壳和灵活长度调节的传感器(图的底部),以加快响应速度并提供更好的振动弹性。图片来源:摩尔工业

一般来说,高纯度铂主要用于制造线绕设计(铂丝缠绕在衬底线轴上)或薄膜设计(纯铂沉积在陶瓷衬底上)的热电阻传感元件。因为目前使用的衬底材料在高温下可以保持稳定,所以目前的热敏电阻可以在更高的温度下使用。

建议:在-40℃到850℃范围内使用薄膜传感器,在-200℃附近使用线绕传感器。

2线、3线或4线热电阻:热电阻可以是2线、3线和4线结构。

建议:如有可能,用热电阻代替热电偶,以获得更好的准确度、重复性和稳定性。

只有当元件与周围的保护套管绝缘/隔离时,热电阻才能正常工作。典型的绝缘材料是氧化镁或氧化铝。如果绝缘层因潮湿和污染而损坏,必须更换热电阻。因为热电阻必须绝缘,所以使用非隔离测量电路可以节省成本。

当封闭式温度变送器不与热电阻一起使用时,热电阻通过铜线连接到测量电路。准备选择热电阻时需要注意的事项包括:

●传感器名称暗示其在0℃时的电阻。比如100ωPt的热电阻在0℃时,测得为100ω;500ωPt热电阻在0℃时测量为500ω。

●现代测量电路使用恒流源来产生激励电流。

●高阻抗电压的测量值可归因于热阻性能。高阻抗意味着没有电流流过电压表及其引线。

●利用欧姆定律计算电阻:V=IR或r = v/i..

热电阻传感器的精度:为了获得更高的精度,在可能的情况下,最好用热电阻代替热电偶。最好的热电阻是按照IEC 60751标准制造的,其要求的精度值如表1所示。

表1:热阻精密表

高品质/特级热电阻传感器:当制造商已使用老化箱对热电阻进行老化时,现场可将漂移降至最低。热电阻在0℃~ 600℃之间循环1000小时,可保证5年以上的高精度。通常,只有A类传感器会发生热老化。

热电偶传感器概述

热电偶技术基于塞贝克效应。两种不同的金属融合在一起,当两个节点中的一个节点的温度与另一个节点的温度不同时,就会产生电流。

温度范围:不同金属的各种组合可以形成热电偶。成品称为热电偶型。对于每种类型,mV和温度的关系表都已提供并包含在本参考手册中(所有mV和温度的关系表都是使用热电偶的冷端在0℃下创建的)。

操作:热电偶传感器有两个触点。测量端(有时称为热端)是两个金属连接的地方。参考端子(也称为冷端)连接到测量电路。

当热端和冷端之间存在温差时,会产生与温差成比例的mV信号。mV值随着温度的升高而增加。mV与温度之间的关系是非线性的。

在实际使用中,热电偶测量电路可以测量除0℃以外的任何温度。测量电路必须测量冷端的温度,并将温度恢复到0℃。这种电气补偿称为冷端补偿(或参考端补偿)。大多数热电偶测量电路都执行这一操作。

结构:热电偶接头可通过热接触连接到外部护套,以接地或不接地(与护套绝缘)。接地热电偶响应更快,但热电偶将接触过程电压。因此,必须隔离测量电路,以防止形成接地回路,避免造成测量误差。

热电偶通常嵌入在温度模块中的氧化镁和金属护套中。然后将其插入热电偶套管或保护管。这有助于保护传感器免受环境污染。当氧化镁被水和盐污染时,即使不接地的热电偶最终也会接地。

建议:使用隔离测量电路测量热电偶。

热电偶传感器的精度:最好使用符合ASTM E230标准的热电偶传感器,该标准规定了E、J、K和T热电偶的精度。在ASTM E230/E230M-12标准规范和标准热电偶的温度-电动势(emf)表中,提供了热电偶参考表。

特殊热电偶丝:热电偶可以用优质或特级丝构造,不确定性减少一半。高质量/超级质量基本上表明焊丝具有更高纯度的合金混合物。

优质的热电偶丝有助于热电偶测量;升级到A级热电阻传感器可以将不确定度降低一半(见表2)。

表2:高质量和特级电缆可以降低热电偶的不确定性

建议:如果应用需要热电偶而不是热电阻,请使用更高等级的热电偶;成本差异可以忽略不计,优质线材可以提供更高的稳定性。

热电偶丝污染问题由来已久。准确度图表中的值是在假设过程或环境中的电线未被化学物质污染的情况下获得的。当污染发生时,误差通常会增加到需要更换传感器的程度。

校准传感器以获得更高的精度。

在传感器元件之后,应该考虑应用。如果需要尽可能高的精度,有必要为温度测量系统配置一个校准槽。A类热电阻传感器在校准槽中进行校准,然后连接到变送器或远程输入/输出(I/O)测量设备。这一过程消除了每个传感器的最终“竣工”偏移误差。传感器应提供国家标准与技术研究所(NIST)的可溯源校准报告,该报告表明传感器和温度变送器的合成不确定度通常优于0.01 F..

温度传感器的选择技巧

为了优化测量性能并最大限度地降低长期维护成本,在选择温度传感器时,请使用以下技巧作为实用指南。

1.测量温度范围在-40℃到850℃之间。请选择热阻。

2.对于低至-200℃的温度,请使用绕线式热电阻。

3.最佳实践是使用4线系统和A级热敏电阻。

4.确保传感器经过温度变化循环和“老化”处理,以确保长期稳定性。

5.在0℃以下和600℃以上配置热电阻时,需要了解优化结构的工艺条件:温度范围、循环、压力、流量、介质、振动和周围环境条件(化学品/大气)。

6.如果需要最高精度,使用传感器进行微调。

7.如果使用长线的3线热电阻,并且不能转换成4线热电阻,请用PT1000Ω热电阻替换3线热电阻。

8.如果监控温度高于850℃,请使用热电偶。

9.如果使用热电偶,请使用高质量的热电偶和延长线。

10.如果使用长热电偶延长线,请确保其具有噪音保护功能。

11.用远程I/O替换被污染的热电偶延长电缆..

(作者:加里·普伦蒂斯)

免责声明:本站所有文章内容,图片,视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成,不代表本站观点,不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益,请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。

本文来自网络,若有侵权,请联系删除,作者:青岛热电,如若转载,请注明出处:https://cnautoinfo.com/2804.html

发表回复

登录后才能评论