Os principais fatores que afetam o erro de medição dos termopares

Os principais fatores que afetam os erros de medição incluem profundidade de inserção do termopar, tempo de resposta, radiação térmica e impedância térmica.
1. O impacto do tempo de resposta
O princípio básico da medição de temperatura por contato é que o elemento de medição de temperatura deve atingir o equilíbrio térmico com o objeto que está sendo medido. Portanto, é necessário manter um determinado período de tempo durante a medição da temperatura para atingir o equilíbrio térmico entre as duas. A duração do tempo de retenção está relacionada ao tempo de resposta térmica do elemento de medição de temperatura. O tempo de resposta térmica depende principalmente da estrutura e das condições de medição do sensor, com diferenças significativas. Para meios gasosos, especialmente gases estacionários, o equilíbrio deve ser mantido durante pelo menos 30 minutos ou mais;
Para líquidos, o tempo mais rápido deve ser de pelo menos 5 minutos. Para o local de teste em constante mudança de temperatura, especialmente o processo de mudança instantânea, se todo o processo durar apenas 1 segundo, o tempo de resposta do sensor deverá estar no nível de milissegundos. Portanto, os sensores de temperatura comuns não apenas não conseguem acompanhar a taxa de mudança de temperatura do objeto medido, mas também produzem erros de medição devido à incapacidade de atingir o equilíbrio térmico. É melhor escolher um sensor com resposta rápida. Para termopares, além da influência dos tubos de proteção, o diâmetro da extremidade de medição do termopar também é o principal fator, ou seja, quanto mais fino o fio do termopar, menor será o diâmetro da extremidade de medição e menor será o seu valor térmico. tempo de resposta. O erro de resposta térmica do elemento de medição de temperatura pode ser determinado pela seguinte equação.
Δθ{{0}}Δθ 0exp (- t)/ τ)
Na fórmula, t é o tempo de medição S,
Δθ- O erro causado pelo elemento de medição de temperatura no tempo t, K ou grau
Δθ Erro causado pelo elemento de medição de temperatura no tempo 0- "t=0", K ou grau
τ- Constante de tempo S
E - A base dos logaritmos naturais (2.718)
Portanto, quando t{{0}} τ Quando, então Δθ=Δθ 0/e é 0,368,
Se t{{0}} τ Quando, então Δθ=Δθ 0/e2 é 0,135.
Quando a temperatura do objeto testado está a uma certa velocidade Quando (k/s ou graus /s) aumenta ou diminui, o erro de resposta gerado após tempo suficiente pode ser expresso da seguinte forma:
Δθ∞=- τ
Na fórmula Δθ∞- O erro causado pelo elemento de medição de temperatura após tempo suficiente.
Como pode ser visto acima, o erro de resposta está relacionado à constante de tempo (τ) diretamente proporcional. Para melhorar a eficiência da calibração, muitas empresas usam dispositivos de calibração automática para calibrar os termopares recebidos. Porém, este dispositivo não é muito completo. A oficina de tratamento térmico da Segunda Fábrica de Transmissão de Automóveis descobriu que se o tempo de temperatura constante de 400 graus não for suficiente para atingir o equilíbrio térmico, é fácil cometer erros de julgamento.

2. O impacto da profundidade de inserção
Seleção de pontos de medição de temperatura
Profundidade de inserção de b
Quando o termopar é inserido no local testado, o fluxo de calor será gerado ao longo da direção do comprimento do sensor. Quando a temperatura ambiente estiver baixa, haverá perda de calor. Causando erros de medição de temperatura devido à inconsistência de temperatura entre o termopar e o objeto medido. Em suma, os erros causados ​​pela condução de calor estão relacionados com a profundidade de inserção.
A profundidade de inserção está relacionada ao material do tubo protetor. Devido à sua boa condutividade térmica, a profundidade de inserção dos tubos protetores metálicos deve ser mais profunda (cerca de 15-20 vezes o diâmetro). Os materiais cerâmicos têm bom desempenho de isolamento e podem ser inseridos mais rasos (cerca de 10-15 vezes o diâmetro). Para medição de temperatura de engenharia, a profundidade de inserção também está relacionada ao fato de o objeto de medição estar em estado estático ou fluido. Por exemplo, a medição da temperatura de um líquido que flui ou de um fluxo de ar de alta velocidade não estará sujeita às limitações acima. A profundidade de inserção pode ser menor e o valor específico deve ser determinado por experimentos.
3. O impacto da radiação térmica
Um termopar inserido no forno para medição de temperatura será aquecido pela radiação térmica emitida por objetos de alta temperatura. Supondo que o gás dentro do forno seja transparente e que a diferença de temperatura entre o termopar e a parede do forno seja grande, ocorrerão erros de medição de temperatura devido à troca de energia.
A energia de radiação trocada entre os dois dentro de uma unidade de tempo é P, que pode ser expressa da seguinte forma:
P= σε (Tw4 Tt4) (2-3)
Na fórmula σ- Constante de Stefan Boltz
ε- Emissividade
Tt - Temperatura do termopar, K
Tw - Temperatura da parede do forno, K
Numa unidade de tempo, a troca de energia entre o termopar e o gás circundante (temperatura T) através de convecção e condução de calor é P ′
P′= A (T-Tt) (2-4)
Na fórmula - Condutividade térmica
A - Área de superfície do termopar
Em condições normais, P=P ′, com erro de:
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ А (2-5)
Para uma área unitária, o erro é
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ (2-6)
Portanto, para reduzir erros de radiação térmica, é necessário aumentar a condução de calor e tornar a temperatura Tw da parede do forno o mais próximo possível da temperatura Tt do termopar.