열전대의 측정 오류에 영향을 미치는 주요 요인

측정 오류에 영향을 미치는 주요 요인에는 열전대 삽입 깊이, 응답 시간, 열 복사 및 열 임피던스가 포함됩니다.
1. 응답 시간의 영향
접촉식 온도 측정의 기본 원리는 온도 측정 요소가 측정 대상과 열 평형에 도달해야 한다는 것입니다. 따라서 둘 사이의 열적 평형을 이루기 위해서는 온도 측정 중에 일정 시간을 유지하는 것이 필요합니다. 유지 시간의 길이는 온도 측정 요소의 열 응답 시간과 관련이 있습니다. 열 응답 시간은 주로 센서의 구조 및 측정 조건에 따라 달라지며 상당한 차이가 있습니다. 가스 매체, 특히 고정 가스의 경우 평형은 최소 30분 이상 유지되어야 합니다.
액체의 경우 가장 빠른 시간은 5분 이상이어야 합니다. 온도가 끊임없이 변하는 시험장, 특히 순간적인 변화 과정의 경우, 전체 과정이 1초에 불과하다면 센서의 응답 시간은 밀리초 수준이 되어야 합니다. 따라서 일반 온도 센서는 측정 대상의 온도 변화율을 따라잡지 못할 뿐만 아니라 열 평형을 이루지 못하여 측정 오류가 발생합니다. 반응이 빠른 센서를 선택하는 것이 가장 좋습니다. 열전대의 경우 보호관의 영향 외에도 열전대의 측정 끝 직경도 주요 요인입니다. 즉, 열전대 와이어가 얇을수록 측정 끝 직경이 작아지고 열이 짧아집니다. 응답 시간. 온도 측정 요소의 열 응답 오류는 다음 방정식으로 결정할 수 있습니다.
Δθ{0}}}Δθ 0EXP (- T)/ τ)
공식에서 t - 측정 시간 S,
Δθ- 시간 t, K 또는 각도에서 온도 측정 요소로 인해 발생한 오류
Δθ 시간 0- "t=0", K 또는 도에서 온도 측정 요소로 인한 오류
τ- 시상수 S
E - 자연 로그의 밑(2.718)
따라서 t{{0}} τ 일 때 Δθ=Δθ 0/e는 0.368이고,
t{{0}} τ When이면 Δθ=Δθ 0/e2는 0.135입니다.
테스트 대상의 온도가 특정 속도에서 (k/s 또는 Degree /s) 상승 또는 하강할 때 충분한 시간 후에 발생하는 응답 오류는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
Δθ∞=- τ
공식에서 Δθ무한 - 충분한 시간이 지난 후 온도 측정 요소로 인해 발생한 오류입니다.
위에서 볼 수 있듯이 응답오차는 시상수(τ)와 정비례한다. 교정 효율성을 높이기 위해 많은 기업에서는 자동 교정 장치를 사용하여 들어오는 열전대를 교정합니다. 하지만 이 장치는 그다지 완성도가 높지 않습니다. 제2 자동차 변속기 공장의 열처리 작업장은 400도의 일정한 온도 시간이 열 평형을 달성하기에 충분하지 않으면 잘못된 판단을 내리기 쉽다는 것을 발견했습니다.

2. 삽입 깊이의 영향
온도 측정 지점 선택
b의 삽입 깊이
열전대가 테스트 위치에 삽입되면 센서의 길이 방향을 따라 열 흐름이 생성됩니다. 주변 온도가 낮으면 열 손실이 발생합니다. 열전대와 측정 대상 간의 온도 불일치로 인해 온도 측정 오류가 발생합니다. 즉, 열전도로 인한 오차는 삽입 깊이와 관련이 있습니다.
삽입 깊이는 보호 튜브의 재질과 관련이 있습니다. 열전도율이 좋기 때문에 금속 보호관의 삽입 깊이는 더 깊어야 합니다(직경의 약 15-20배). 세라믹 소재는 단열 성능이 뛰어나며 더 얕게(직경의 약 10-15배) 삽입할 수 있습니다. 엔지니어링 온도 측정의 경우 삽입 깊이는 측정 대상이 정적 상태인지 아니면 흐르는 상태인지와도 관련이 있습니다. 예를 들어 흐르는 액체의 온도나 고속 기류의 측정에는 위의 제한 사항이 적용되지 않습니다. 삽입 깊이는 더 얕을 수 있으며 구체적인 값은 실험을 통해 결정해야 합니다.
3. 열복사의 영향
온도 측정을 위해 화로에 삽입된 열전대는 고온 물체에서 방출되는 열 복사에 의해 가열됩니다. 로 내부의 가스가 투명하다고 가정하고 열전대와 로 벽 사이의 온도차가 클 경우 에너지 교환으로 인해 온도 측정 오류가 발생합니다.
단위시간 내에 둘 사이에 교환되는 복사 에너지는 P이며, 이는 다음과 같이 표현될 수 있다.
P= σε (tw4 tt4) (2-3)
공식에서 σ- 스테판 볼츠 상수
ε- 방사율
Tt - 열전대의 온도, K
Tw - 노벽 온도, K
단위 시간에 대류와 열전도를 통해 열전대와 주변 가스(온도 T) 사이의 에너지 교환은 P'
P ′= A (T-Tt) (2-4)
공식에서 - 열전도율
A - 열전대의 표면적
정상적인 조건에서는 P=P ′이며 오류는 다음과 같습니다.
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ А (2-5)
단위 면적의 경우 오류는 다음과 같습니다.
Tt-T= σε (Tt4 Tw4)/ (2-6)
따라서 방열 오차를 줄이기 위해서는 열전도율을 높이고 노벽 온도 Tw를 열전대의 온도 Tt에 최대한 가깝게 하는 것이 필요합니다.