细谈实验室高温马弗炉温度系统误差的产生

由硅钼棒炉的工作原理可以看出,其温度误差主要是由热电偶和温度指示调节仪表产生的。

热电偶产生的误差

热电偶是根据塞贝克(Seeback)效应来测量温度的。将两种不同材料的导体A、B连成闭合回路,如果使两个接点处于不同的温度T0、T,则 回路中就有电动势出现,称为热电势,这一现象称为热电效应。热电势是温度T0和T的函数,恒定接点温度T0,则热电势是温度T的单值函数,只要测得热电势 的大小,便可得到被测温度T。热电偶产生误差的主要因素有:

1、热电偶不稳定性的影响,不稳定性就是指热电偶的分度值随使用时间和使用条件的不同而引起的变化。大多数情况下,它可能是不准确性的主要原因。影响不稳定性的因素有:热电极在高温下挥发、氧化、还原、脆化、结晶、玷污等。

2、不均匀性的影响,一般来说热电偶若是由均质导体制成的,则其热电势只与两端的温度有关,若热电极材料不是均匀的,且热电极又处于温度梯度场 中,则热电偶会产生一个附加热电势,其大小取决于沿热电极长度的温度梯度分布状态,材料的不均匀形式和不均匀程度及热电极在温度场中所处的位置。

显示仪表的误差

显示仪表都有一定的精度等级,它说明了仪表在二次测量中允许误差的大小。其误差主要有以下几部分引起的:

1、非线性的影响,根据成型热电偶的特性曲线可知,构成热电偶的两种不同材料的热电势与温度不成线性关系,有的曲率还比较大。因此,用热电偶测量温度,非线性校正也是很重要的,处理不当将带来误差。

2、冷端温度的影响,热电偶所产生的热电势不仅与测量端的温度有关,而且与冷端的温度也有关系,只有当冷端温度恒定时,热电势才只与工作端的温 度有关。大多数仪表都有冷端温度补偿作用,如果仪表工作的环境温度变化不大,对于冷端温度补偿所造成的误差可忽略不计,但当环境温度变化大时,因为仪表不 可能对冷端温度完全补偿,那么同样会引入一定的误差。对于B型热电偶来说,由于在0~50℃范围内热电势小于3μV,可以不进行温度补偿。

3、电信号处理的影响,由热电偶的分度表可以看出,热电偶输出的热电动势是很小的,要想实现更的测量,除了提高测量仪器的精密度外,还需加设外置放大电路,这也会引入误差。