為什么我的溫度傳感器無法校準?

文章來源:http://www.jgylsb.com 發布時間:2020-11-02 瀏覽次數:139

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/// 專 業 的 工 業 傳 感 與 測 量 ///


 /  前言  /

 溫度是世界上最常用的測量參數。溫度傳感器用于設計用于測量溫度的儀器中。為了準確起見,所有溫度傳感器都必須根據已知標準進行校準。

  校準期間僅檢查短期穩定性。長期穩定性應由用戶監控和確定。

  有時,溫度傳感器在校準過程中可能會發生故障。即使溫度傳感器在送入校準之前似乎工作正常,也會發生這種情況。

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溫度傳感器類型

  熱敏電阻,鉑電阻溫度計(PRT)和熱電偶是大多數溫度測量應用的首選儀器。每個都有特定的特征和局限性。

  通常,這些儀器是可靠的,可以提供多年的無故障服務。但是,隨意地應用會極大地影響其準確性和使用壽命。因此,必須正確處理和使用它們。為此,您必須了解它們的工作方式和局限性。

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LLWD一體化溫度變送器

 熱敏電阻

  熱敏電阻是所有溫度傳感器中最堅固的。它們由像可變電阻器一樣的固態設備構成。

  隨著溫度變化,熱敏電阻的電阻也會變化,且具有出色的靈敏度和準確性以及廣泛的電阻值。它們還具有出色的長期漂移特性,并且對震動不敏感,也不會遭受其他溫度計類型可能存在的其他問題。

  由于它們對震動不敏感,因此它們的校準通常不會受到輕微振動,撞擊或掉落的影響。但是,它們的溫度范圍通常限制為100oC.

鉑電阻溫度計(PRT)

PRT可能是所有溫度傳感器中用途最廣泛的,因為它們的溫度范圍寬且精度高。大多數都可在-196oC至420oC的溫度范圍內使用,只有少數例外,最高可達500oC甚至更高。當然,這取決于各個型號的規格及其各自的校準。

  即使PRT精度很高并且覆蓋很寬的溫度范圍,它們也有局限性。與熱敏電阻不同,如果鉑絲被污染,暴露于振動,撞擊或掉落,則PRT的校準會發生變化。通過這些過程進行的校準更改是累積性的。因此,在處理和使用PRT時必須格外小心。

熱電偶

  金屬熱電偶的優點在于,它們具有非常寬的溫度范圍并且成本低廉。它們的缺點包括相對較低的精度,并且在非常高的溫度下,它們易于不均勻。

  諾貝爾金屬熱電偶具有非常寬的溫度范圍,具有更高的精度,但價格更高。像金屬熱電偶一樣,它們也容易不均勻。

 校準期間失敗的8大原因

1、熱敏電阻和PRT中的自熱

  校準熱敏電阻和PRT時,將施加標稱勵磁電流。所需的電流量通常在校準報告或制造商的規格中說明。

  我們從歐姆定律了解到,當電流流過電阻時,會消耗功率(I2R)。該功率導致傳感器發熱;這就是所謂的“自加熱”。校準溫度傳感器后,已考慮其自發熱。

  使用任何一種傳感器時,請確保將讀數設置為適當的勵磁電流。電流太少或太大都會導致測量錯誤。如果施加太多電流,這些傳感器甚至可能會損壞。

  當選擇“熱敏電阻”或 PRT時,某些讀數會自動選擇合適的電流。其他可能需要手動設置。這些設置通常在探頭設置菜單中。如果您手動選擇電流,請始終參考溫度計的規格或校準報告以獲取正確的電流。

2、絕緣電阻和漏電流

  低絕緣電阻有時稱為分流電阻,因為允許電流流到測量電路之外。在電氣上,這就像將另一個電阻與傳感器并聯。當發生低絕緣電阻時,過渡結溫度常常變得太熱。(集線器不應太熱,以至于很難觸摸。)

  此外,如果護套彎曲或密封層受損,可能導致絕緣電阻低,從而使水分進入傳感器和導線。通常可以通過正確使用和處理避免此問題。

3、過渡連接點

  熱敏電阻和PRT通常具有過渡連接點。過渡連接點是電纜導線連接到傳感器導線的位置。引線將被焊接或點焊。如果它們被焊接并且結點變得太熱,則焊料將熔化,從而導致開路或斷續狀態。

  通常,結用環氧樹脂密封以防止水分和其他污染物。如果密封件承受的溫度超過環氧樹脂無法承受的溫度,則密封件可能會破裂。這使水分和其他污染物可以穿透密封并到達導線和傳感器。當溫度傳感器在低于環境溫度的溫度下浸泡或環境濕度較高時,水分累積最明顯。

PRT通常包裝有粉末狀的絕緣材料。這種材料使PRT不太容易受到機械沖擊引起的應力的影響。除非存在良好的密封性,否則在低溫下隔熱層會吸收空氣中的水分。水分或其他污染物會導致測量錯誤,并導致溫度傳感器無法校準。滯留的水分也會帶來安全隱患。如果絕緣層吸收了很多水分,并且溫度傳感器被置于高溫熱源中,水分將變成蒸汽,可能導致密封件吹脹或破裂護套。

4、導線斷裂或斷續

  如果拉扯,過度工作或承受壓力,電纜可能會斷裂,從而導致斷路或斷續。有時,傳感器或傳感器引線可能斷開或斷續。直到溫度傳感器被加熱,導致導線膨脹和分離,一些間歇性事件才引起注意。

  即使已經非常注意防止斷開或斷續的連接,但只要有足夠的時間和使用時間,它們仍可能會發生。導線和傳感器導線的反復膨脹和收縮最終可能會造成人員傷亡,從而導致導線斷裂。

5、污染

  污染可能由化學物質,金屬離子或氧化引起。

  如果液體到達導線或傳感器導線,則在PRT中可能會發生化學污染。這可以改變鉑的純度,從而改變其電特性。純度的任何變化都是永久性的。

  鉑絲的金屬離子污染通常發生在600oC或更高溫度下。因為PRT傳感器是使用高純度鉑絲制造的,所以它們最容易受到這種類型的污染。金屬離子的污染是不可逆的,會導致PRT的溫度不斷上升。這在參考溫度極其穩定的三水位電池中尤為明顯。當PRT制造用于極高的溫度時,其構造應使傳感器免受離子污染。

  溫度傳感器護套通常被密封以防止污染。工業溫度傳感器和輔助溫度傳感器在密封之前均未排空。因此,通常,它們內部將有一些干燥的空氣。當它們暴露于各種溫度下時,會在電線表面形成氧化。氧化主要影響溫度傳感器,其感測元件包含鉑絲。氧化會導致金屬RTD中RTPW(在水三相點處的電阻)增加。幸運的是,可以使用制造商建議的溫度和步驟,通過對RTD進行退火來去除氧化。在退火前后,將溫度傳感器與水箱三點精度等標準進行比較。這使您可以確定該過程是否成功,

6、磁滯和不可重復

  磁滯現象是指當溫度計在連續的溫度范圍內移動時,溫度傳感器的讀數會滯后或出現“記憶”效應的情況。測量值取決于傳感器或電線暴露的先前溫度。如果溫度傳感器是第一次通過一定范圍的溫度(例如,從冷到熱),它將遵循特定的曲線。如果以相反的順序重復測量(在我們的示例中為冷到熱),則具有滯后問題的溫度計將與上一組測量值有所偏差。如果重復,則偏移量可能并不總是相同。

  完好無損的標準鉑電阻溫度計(SPRT)不會出現磁滯現象,因為SPRT設計為無應變。但是,堅固耐用的PRT并非無應變設計,并且至少具有一些滯后現象。水分進入或水分滲入溫度傳感器內部,都會在任何類型的RTD中引起磁滯現象。

7、不均勻性

  在高溫下使用熱電偶時,其導線可能會被污染。這導致導線的局部塞貝克系數從其初始狀態改變。換句話說,這改變了電線對溫度變化的敏感性。但是,沿熱電偶的長度方向暴露的溫度和污染可能并不均勻。塞貝克系數隨即成為沿熱電偶位置的函數。這導致測量誤差,該誤差取決于熱電偶在整個熱電偶的整個長度范圍內所承受的溫度曲線,而不僅是測量結點處的溫度。

8、短期穩定性

  測量可重復性是一個可以用多種不同方式使用的術語。它應該由使用該術語的人員定義。它通常是指熱循環或校準過程中RTPW的可重復性

  當溫度傳感器不能滿足其短期穩定性指標時,這意味著在特定溫度下測量之間的偏差超出了其指標。這可能是由于較大的標準偏差或沿一個方向連續漂移的讀數引起的。短期穩定性問題的潛在原因包括:

 濕氣

 污染

 應變

 漏電流

 機械沖擊

 不均勻性

  為防止溫度傳感器故障并避免污染,在惡劣環境中使用溫度傳感器時應采取適當的預防措施。請勿使過渡結承受高于或低于環氧密封或過渡結所能承受的溫度。請參考溫度傳感器的規格,或與溫度傳感器制造商聯系以獲取過渡結溫度規格。如果過節點有可能暴露在高溫甚至微弱的高溫下,則建議使用隔熱罩或散熱器。

  其他防止失敗的方法:

請勿摔落,撞擊或振動PRT.

  切勿彎曲未設計成可彎曲的護套。即使輕微的彎曲也會對校準或溫度傳感器的使用壽命產生不利影響。

  切勿將過渡接頭浸入液體中。

  切勿超出溫度傳感器的溫度規格。

  請勿長時間浸泡溫度傳感器,尤其是在可能發生氧化的溫度下。

  請勿拉扯或過度拉緊溫度傳感器電纜。





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