20142018魏颖冶金1401解答.pptx

《热电偶的内置自测》论文报告 报告人：魏颖 学 冶金1401班 时间2016.6.20 1 2 3 4 选题背景及意义 研究内容加方法 热电偶自测的概念设计 结论及待解决的问题 选题背景及意义 通常来说，人们人们需要对仪器的维护和测量渠道做出正确的决定，从而决定是否更换仪器，或者是则需要更换部分零件。但是在传统的方法下，评价热电偶的方法是将其拆卸送到实验室或标定中心经行检测，之后再将设备送回再次安装。这些过程持续时间很长，花费很大。因此，找到一种热电偶在原位【即工作场所】的测定方法尤其重要。本文就是着力解决这个问题。 研究内容及方法 热电偶的缺陷及减少的方法 热电偶的老化程度 热电偶自测的方法 1.热电偶的缺陷既减少的方法 热电偶的主要缺陷： （i）在生产标称时，转化特点的较大偏差； （ii）热电偶转换特点受工作时间和温度的影响改变较大；（转化特点的漂移） （iii）在高温和工作时间的影响下，热电偶电极热电不均匀性的增加。在热电偶电极的温度场甚至是温度的持续测量和参考接点中，这已经被证明确实会产生热电势。 影响因素：1.热电偶工作时间 2.温度 曾经有人提出一种热电偶电极基于珀尔帖效应（Peltier effect）（不同导体接触，产生接触电势）的方法来测定热电偶的老化程度。当有电流流经热电偶时，热量要么被发射要么被吸收，。所以由于珀尔帖热，热电偶的测量接点要不变冷要不变热。但是，在电极上热会产生焦耳热，使珀尔帖效应失真。 2.热电偶热电极的老化程度 （用作为评价热电偶的缺陷的指标） 老化程度主要受什么因素影响呢？？？ 不仅取决于时间和工作温度，也和干扰、抗热震性、振动等有关。 测量老化程度的直接方法现在还未知，所以只能通过间接方法。 提出两个概念：①等效工作时间（真实状态下）； ②物理工作时间（理论状态下）； 关系： 如果实际工作和实验的条件基本相同，①=②； 如果工作条件更苛刻， ①＞②； 如果工作条件更好， ①＜②； 等效工作时间的意义： 1.是热电偶老化状态的函数 2.专门定义热电偶的转化特点在整个过程中所处的位置 3.确定转化特点改变在相应的数学模型中的位置 数学模型的作用，三个主要变量的函数，即： （ⅰ）工作时间； （ ⅱ ）永久工作的温度场； （ ⅲ ）一个瞬间改变温度场； 其中（ ⅱ ） 、（ ⅲ ）都是热电偶电极老化的结果。 转化特点会随着工作时间而漂移； 当转化特点随相同工作时间和不同温度场改变时，热电不均匀性造成的误差就会显示出来。 初步结论：由以上分析可知：这些误差是紧紧相关的。这些误差是等价的。这可以作为构建热电偶误差的数学模型和作为测定在热电偶的主要误差相互依存过程中的等效工作时间的基础。在这种情况下，等效工作时间能对热电偶电极的状态进行全面估计并且能对热电偶在后来工作的基本误差进行估计。这确保了解决热电偶替换需要的更好条件。 所有问题的核心： 如何确定等效工作时间 3.热电偶自测的方法 我们已经知道：热电偶转化特点的漂移和获得的不均匀性造成的误差都是由于同一个原因造成的表象—热电偶热电极的老化。 而且，误差都是紧紧相联的，了解了这些误差中的其中一个误差在特定影响因素下的意义，我们就能估计另一个。 具体如何实施？ 有必要适当调整给定温度场随热电偶电极的变化（见图一）。必须在产生本体热电势的区域做出改变（即在测量物体的温度场分布的梯度区）。 核心：在原位的自测过程中要确保测量接点的温度是连续的。也就是说，当测量物体的工作状况稳定时，假定的或实际物体产生的能量是稳定的，或者其他传感器的测温结果是连续的。 实线：通常使用的连续的温度 虚线：设计后的变化的温度 图1：自测试温度场沿热电极的的分布 热电偶 温度 温度的改变 通常使用温度 长度 说明：温度场改变仅限于在物体温度场的梯度区才是合适的，因为这部分区域会产生温差电势。 用如下数学公式来定义热电偶的转化特点漂移（这个公式可由参考文献7、10中的数据设计出来）。 ? （1） 其中n代表热电偶热电极被分割的总的片