ما هي طريقة القياس الصحيحة للمعايرة الحرارية؟

يتطلب تنظيم المعايرة الحرارية أن يتم إدخال المحطات المرجعية للدراسة الحرارية القياسية والدراسة الحرارية التي تم اختبارها في {0}} أثناء المعايرة. بالنسبة إلى المزدوجات الحرارية المعدنية الثمينة (S ، R ، B Scale Marks) المستخدمة في أعمال المعايرة ، فإن أسلاك المزدوجة الحرارية التي تم اختبارها ناعمة وسهلة الأسلاك ؛ ومع ذلك ، بالنسبة للمزدوجات الحرارية المعدنية منخفضة التكلفة المستخدمة في أعمال المعايرة ، بسبب القطر الكبير نسبيًا لمعظم المزدوجات الحرارية ، من الصعب إدخال الطرف المرجعي مباشرة إلى 0 درجة. لذلك ، غالبًا ما يتم استخدام أسلاك التعويضات لإدخال الطرف الحر للحرارة في نقطة التجمد ، ثم يتم استخدام الأسلاك النحاسية لقيادتها إلى نطاق الجهد من مقياس قياس رقمي عالي الدقة للقياس.

يوضح الشكل 1 طريقة القياس الصحيحة لعملية المعايرة الحرارية في الشكل 1:

الشكل 1 طريقة القياس الصحيحة أثناء عملية المعايرة الحرارية

1. الاتصالات غير الصحيحة الشائعة لأسلاك التعويض

① يُعتقد أنه مع أسلاك التعويض ، يمكن القضاء على نقطة التجمد ، كما هو مبين في الشكل 2.

الشكل 2 الشكل 2 طريقة قياس الخطأ لعدم استخدام نقطة التجمد أثناء عملية المعايرة الحرارية

② يُعتقد أن توصيل أسلاك التعويضات أفضل ، ليس فقط بين درجة الحرارة الحرارية ونقطة التجمد ، ولكن أيضًا بين درجة التجمد 0 والمقياس الرقمي العالي الدقة ، كما هو موضح في الشكل 3.

عند التحقق من thermocouple في الشكل 3 ، استخدم سلك تعويض بين 0 وجدول الوظيفة الرقمية

فيما يلي تحليل للأخطاء الناتجة عن هذين النموذجين للأسلاك (على افتراض عدم وجود أخطاء تعويض في الأسلاك التعويضية):

عند التوصيل بشكل صحيح (انظر الشكل 1) ، إذا كان نوع thermocouple هو y ويكون سلك التعويض هو YX ، مع تطبيق قانون الموصلات الوسيطة ، يمكن الحصول على الجهد المقبول من قبل multiMeter الرقمية عالية الدقة على النحو التالي:

ez {{0}} ey (t1 ، t3)+eyx (t3 ، t 0) ​​= ey (t1 ، t0) ------- formula 1

درجة الحرارة T1 في نهاية العمل من الحرارية هي بالضبط إمكانات كهروضوئية حرارية نسبة إلى 0 ، ويمكن مقارنت القراءة مباشرة بالمقياس لتحديد ما إذا كانت تفي بالمتطلبات.

بالنسبة للوضع في الشكل 2 ، بتطبيق قانون الموصلات الوسيطة ، فإن الجهد الذي تم قبوله بواسطة مقياس القياس الرقمي العالي هو:

ez=ey (t1 ، t3)+eyx (t3 ، t2)=ey (t1 ، t2) ------- formula 2

بالمقارنة مع المعادلة (1) ، تختلف درجة الحرارة البيئية للمدخلات T2 لأداة القياس الكهربائي تمامًا عن الإمكانات في درجة {2}}:

ey (t1 ، t 0) - ey (t1 ، t2)=ey (t2 ، t 0) --------------- formula 3

إذا كانت نتيجة التحقق أقل من القيمة المحتملة الفعلية للمقال الحراري وفقًا للوضع في الشكل 2 ، فإن الفرق هو إمكانية درجة الحرارة المحيطة بالحرارة بالنسبة إلى 0.

بالنسبة للوضع في الشكل 3 ، بتطبيق قانون الموصلات الوسيطة ، فإن الجهد الذي تم قبوله من قبل المقياس الرقمي العالي الدقة هو:

ez {{0}} ey (t1 ، t3)+eyx (t3 ، t 0) - eyx (t 0 ، t2)=ey (t1 ، t {13}}) - eyx (t2)

من نتائج ساعات العمل ، على الرغم من إضافة نقطة التجمد ، تم تعويض المقياس الرقمي العالي الدقة في الاتجاه المعاكس عن طريق توصيل سلك التعويض من نقطة التجمد. والنتيجة النهائية هي نفس الشكل 2 ، حيث تكون القيمة المقاسة أقل من القيمة المحتملة الفعلية للدراسة الحرارية ، ولا يزال الفرق هو إمكانية درجة الحرارة المحيطة بالحرارة بالنسبة إلى 0.

2. اقترح استخدام Thermocouple بدلاً من تعويض الأسلاك

في المعايرة الحرارية ، غالبًا ما يتم استخدام الأسلاك التعويضية لأسلاك التوصيل من المزدوجات الحرارية المعدنية منخفضة التكلفة ، ولكن دقة أسلاك التعويض الحرارية ليست عالية بشكل عام. وفقًا للمعايير الوطنية ذات الصلة ، فإن التسامح مع الأسلاك التعويضية للمزدوجات الحرارية للصف الدقيق هو ± 2.5 درجة لـ S-Couples و ± 1.5 درجة لـ K-Couples. هذا يقدم الكثير من الخطأ للمعايرة الحرارية وقد يؤدي إلى نتائج غير مؤهلة للمزدوجات الحرارية المؤهلة.

الغرض من استخدام أسلاك التعويض الحرارية في المعايرة هو تعويض درجة الحرارة T3 في محطة الإخراج الحراري إلى درجة t 0 المطلوبة (0) للمعايرة (كما هو موضح في الشكل 1). وفقًا للممارسة ، بالنسبة لمعايرة المزدوجات الحرارية للمعادن منخفضة التكلفة ، يتم استخدام توصيل الأسلاك الحرارية الحرارية 5 مم ، مع قطر سلك مرن وأسلاك سهلة وتكلفة منخفضة. يجب أن تخضع المازوم الحراري من الدرجة الأولى ، كأسلاك التعويض ، إلى معايرة وتقديم قيم التصحيح ، وإلا فإنها ستقدم أخطاء (0. 4-1. 5) درجة ؛ لمعايرة المازوم الحراري المعدني الثمينة (خاصة S و R من النوع المهددة الحرارية بطول {1 0}} mm ، والتي لا يمكن وضعها مباشرة في نهاية الترموستات المرجعية بسبب الأسلاك القصيرة) ، يمكن أن يكون هناك φ 0.3 مم من سلك الزواج الحراري (مع التسامح مع ± 1 درجة) الأسلاك الحرارية إلى الأعمدة الإيجابية والسلبية للحرارة التي تم اختبارها ، والتأثير مثالي للغاية. يعد استخدام الأسلاك الحرارية للتحقق من المزايا الحرارية المعدنية الثمينة مثالية بالفعل ، لكن التكلفة ليست منخفضة. يمكن أيضًا استخدام أسلاك التعويض المقابلة ، ولكن يجب معايرتها واستخدامها فقط بعد التصحيح لها أهمية عملية.

من الناحية النظرية ، وفقًا لقانون الموصل المتجانس للمزدوجات الحرارية ، ترتبط الإمكانات الحرارية للموصل المتجانس فقط بدرجة الحرارة عند تقاطع الطرفين ، وهي مستقلة عن توزيع درجة الحرارة على طول القطب الساخن. لذلك يتم توصيل الحرارية مباشرة بسلك حراري ، ويمتد قطبان الزائلين الحراريين مباشرة من السلك الحراري إلى نقطة التجمد ، دون النظر في درجة الحرارة المتوسطة T3 (انظر الشكل 1).

باستخدام أسلاك التعويض للاتصال ، يجب أن تكون درجة حرارة نهايات الاتصال من thermocouple متسقة في T3. ومع ذلك ، في التحقق الفعلي ، تقع الطرف الحر من الحرارية في نهاية فرن التحقق ، ودرجة الحرارة في النهاية مرتفعة للغاية. يعد تأثير الإشعاع ونقل الحرارة الحراري في المنطقة المحيطة أمرًا مهمًا ، مما يجعل من الصعب تحقيق درجة حرارة متسقة في الطرف الحر من الحرارية المحققة. لذلك في عملية التحقق ، يتم دمج الخطأ الناجم عن درجة حرارة غير متناسقة في النهايات في نتائج التحقق من الحرارية. من خلال التواصل مع الأسلاك الحرارية ، حتى لو كانت درجة الحرارة في الطرف الحر من الحرارية غير متسقة ، فإنها لا تؤثر على نتائج المعايرة.

3. اختيار واستخدام الأسلاك النحاسية

أدخل الطرف الحر للحرارة في نقطة التجمد ، وقم بتوصيله بنهاية القياس من مقياس القياس الرقمي عالي الدقة باستخدام أسلاك النحاس من نقطة التجمد. بعض لوائح المعايرة الحرارية لها مثل هذه الأحكام ، في حين أن البعض الآخر لا. وفقًا لوائح التحقق من "المزدوجات الحرارية المعدنية منخفضة التكلفة للعمل" ، يجب أن تكون متصلاً بوضوح أسلاك الرصاص في الطرف المرجعي الحراري باستخدام أسلاك النحاس لنفس المادة ، ويجب أن يكون التلامس جيدًا ؛ على الرغم من أن لوائح التحقق الخاصة بـ "المزدوجات الحرارية المعدنية الثمينة للعمل" تنص في الرسم التخطيطي لمبدأ التحقق من أن الطرف المرجعي للمعادن الحرارية تحتاج إلى توصيل مفتاح التحويل (مفتاح الاتجاه) ، إلا أنها لا تحدد نوع سلك الرصاص الذي يجب استخدامه. لذلك ، أضاف بعض الموظفين تفاصيل غير ضرورية وأسلاك التعويض المستخدمة (تم تحليل الأخطاء الناجمة أعلاه).

متطلبات الأسلاك الرصاص في المحطة المرجعية الحرارية صارمة للغاية. يجب قطع الأسلاك المتصلة بقطعة القطبين الحراريين إلى قسمين باستخدام نفس سلك النحاس وتوصيله بأطراف المرجعية للقطعة الحرارية على التوالي (يجب أن تكون مقاومة السلك النحاسي في 2 0 أقل من 0.01724 ω · m). لأنهم ليسوا نفس الأسلاك النحاسية ، على الرغم من أن مقاومتها تلبي المتطلبات ، إلا أن هناك اختلافات بينهما أيضًا. لذلك ، فإن الزوج الذي يتكون من سلكين نحاسيين سيولد إمكانات إضافية حرارة في الدائرة الحرارية تحت تأثير اختلاف درجة الحرارة. يرتبط حجم هذه القوة الكهروموتية بالفرق في المواد بين السلكين النحاسيين وفرق درجة الحرارة بين طرفي الأسلاك النحاسية ، والتي ستدخل بعض الأخطاء في المختبر الحراري.

علاوة على ذلك ، يجب أن يكون للاتصال بين السلك النحاسي والمحطة المرجعية للقطب الحراري على اتصال جيد. لقد ثبت أن طريقة استخدام فم السمك إلى المشبك لا تزال تبنيها على نطاق واسع من قبل العديد من موظفي المعايرة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة ستقدم خطأً لـ {0}}. 5-1.