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如何科学使用热电偶式测温设备

来源: 作者: 发布时间:2019-07-01 2358次浏览


近段时间一些客户向我咨询热电偶探头测温的问题,说热电偶直径太小,多次测量电池容易发生弯折断裂的现象,这里我想做一个说明指导广大客户如何科学长久的使用热电偶式测温设备。


一、什么是热电偶及其工作原理


首先想要准确的使用热电偶测量被测物体温度,就必须明白什么是热电偶以及热电偶测温原理,所谓知己知彼方能百战不殆。热电偶就是由两种不同的金属导体A和B首尾连接组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T1,称为工作端或热端,另一端温度为T0 ,称为自由端(也称参考端)或冷端,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”,两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热电极”,产生的电动势则称为“热电动势”,热电偶式的测温设备就是利用此“热电动势”的信号转换成温度值显示出来。


本产品温度是采用T型热电偶测温元件来测温。而T型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,温度近似线性和复制性好,传热快,稳定性和均匀性较好,价格便宜等特点。它的正极TP是纯铜,负极TN为铜镍合金, 通常叫做康铜, 此热电偶的测量温区在-200~350℃。本公司产品采用的热电偶材料就是纯铜和康铜组成的T型热电偶作为温度采集器。测量温度设定在-50 ~ +200℃,满足一般电池测量环境。本产品测温最大的特点就是测温端(T型热电偶的热端)直径极小相当于圆珠笔芯前端滑珠的2倍左右,因此可以测量板式堆叠(极小空间)的电池体表温度。测温速度非常快400ms内完成测温过程,稳定性较高,在恒温水域中T型热电偶采集的数据基本不变。由于T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性差,所以使用温度上限受到限制。


二、热电偶的安装要求


根据T型热电偶的测温原理,被测物体的实际温度等于T型热电偶的热端温度T1减去冷端温度T0(冷端温度为0℃),那么问题来了冷端温度在一般情况下很难做到0℃ ,就需要冷端补偿,这里采用的是温度传感器软件补偿法。在T型热电偶冷端接口处放置一片温度传感器采集冷端温度以此纠正到0℃。所以在设备工作过程中热源不要靠近机器的接口处,特别是不要用手去触摸T型热电偶接口,以免造成温度数据波动影响测量精度。但是冷端与所处的大环境温度没有关系,只要保证热电偶的冷端与热端都处在同一环境就可以了。


热点偶的安装部位和插入深度要注意以下两点:


1、 为了热电偶的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在电池的电极(极耳)、带电的金属、阀门、排风口、弯头及管道设备死角附近装设热电偶。


2、 带有保护套管的热电偶有传热和散热损失,为了减少测量误差,热电偶应该有足够的插入深度(流体),或者被测物体表贴紧度(固体)。


三、热电偶的正确使用


        1、安装不当引入误差:如热电偶安装位置及插入深度不能反映锂电池或者电池组的真实温度,换言之,热电偶不应安装在太靠近阀门通风口和电加热过高(超过热电偶本身测量极限)的地方,应该尽可能的避开强磁场和电场,所以不应该把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差。


        2、绝缘垫和热阻差引入的误差:如热电偶绝缘了或者表面严重氧化、污垢电池爆浆后各类盐化合物集结,造成热交换受阻。所以保证测温探头表面干净无异物。


        3、热惰性引入的误差:由于热电偶的热惰性是仪器的显示值落后于被测物体温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为明显。所以尽可能采用热电极较细、保护套管直径较细的热电偶。用热电偶检出的温度波动的振幅较被测物体体表温度波动的振幅小,测量滞后越大,热电偶的振幅就越小,与实际温度的差别也就越大。使用中通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管,在精密的温度测量中使用无保护套管的裸丝热电偶,热电偶容易损坏,应及时校正及更换。


四、对于经常更换被测电池易导致测温探头断裂的问题


这里采用汉高乐泰旗下的瞬干胶和瞬干胶固化催化剂配合使用达到良好的测温效果。


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        首先将被测物体表面擦干净(带电金属表面需做绝缘处理),将热电偶紧密贴近被测物体表面滴上一滴401瞬干胶,紧接着再滴上一滴7452固化剂,大约3秒左右即可粘牢,当需要更换被测物体时使用热风枪使被粘处温度升高软化即可脱离被测物体表面有效保护热电偶探头。


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(此金属表面不带电所以可以不做绝缘处理)


对于测量电池极耳的温度,首先直接按照上述测量肯定不行,需要做绝缘处理,按照市面上实验室常规测量方法为:A、使用瞬干胶401滴一滴在电池极耳上;B、将热电偶探头放置在瞬干胶的上表面(瞬干胶是绝缘的);C、在热电偶探头上滴一滴7452固化剂3秒之后固化;此方法即满足绝缘又达到良好测温的效果(此瞬干胶具有良好的热传导效应);


如果测温要求不高,可以在电池极耳上先贴一层绝缘胶带,放入热电偶探头再在探头上贴一层绝缘胶带也可以达到测温的效果只是热传导速率上要慢一些。


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(在电池极耳上滴一滴瞬干胶稍微多一点保证厚度在2mm左右)


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(热电偶探头贴在瞬干胶上表面不可以摁压下去)


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(在热电偶上方滴一滴7452固化剂瞬间固化)


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(在电池极耳上贴一块绝缘胶带再放温度探头)


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(再贴一块绝缘胶带使热电偶固定)


        当实验完毕后需要更换电池,两种方法:其一如果可以加热使用热风枪加热便可脱落不会对热电偶探头造成二次伤害效果最佳;其二直接用力扯下来,但是会使热电偶扯断,此时需要热电偶点焊机重新点焊,点焊过程比较简单平均每个测温点点焊时间为5秒左右。


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