Калибровка термопары: калибровка термопар | КИП и Я

калибровка термопар | КИП и Я

Для того, чтоб быть уверенным в показаниях приборов, например температуры, нужно периодически недоверять технике и проверять ее. Вернее калибровать.

Поводом может быть изменение показаний прибора, при схожем техпроцессе. Вот у меня например одна платиновая термопара (ПП (S)) показывала на 60 градусов меньше чем моя контрольная портативная ТНН с прибором ИТП-3. Все настроились в уме, что нужно прибавлять градусов 60 и так было до того, пока после внепланового изменения температуры на объекте измерения (понижение) термопара стала врать на 100 градусов.

Всё осложнялось тем, что нерадивые подрядчики вставили ее в обсадную трубу меньшего диаметра и ее зажало в трубе. Т.е. достать ее для осмотра я смог только недавно… Керамический кожух термопары был поломан и спай просто телепался сам по себе. Я вообще удивился, что она хоть что-то показывала еще и с постоянной разницей.

Зажатая сломанная термопара

Внешний вид калибратора

Таблица на обратной сторне калибратора

Вобщем меняя термопары решил заодно производить калибровку приборов, к которым подключены термопары. Для этого термопару отключаем термопару от измерительного преобразователя, который преобразует нам миливольты в ток (для передачи на большое расстояние по обычным проводам). Без преобразователя можно подключать термопару непосредственно, но недалеко и термокомпенсационными проводами, что очень не дёшево выходит. Да и если захочется сменить например платиновую термопару на ТХА, то нужно будет только поменять саму термопару и преобразователь да поменять настройку в приборе. Провода остаются на месте, иногда это может быть решающим фактором.

Вместо термопары включаем специальный прибор — калибратор. Я пользовался калибратором фирмы Микротерм модель МТМ1000. Портативный удобный калибратор. Он генерирует нам напряжение как от рабочей термопары с точностью 0,1 градус цельсия. Выбираем к примеру 5 точек — значения температуры (200, 400, 600, 800, 1000 градусов) и подаёте сигнал на преобразователь. А на измерителе (или регуляторе) смотрите значения температуры, вернее расхождение показываемых значений с заданными точками в калибраторе.

И согласно инструкции вашего регулятора правите в нем это дело. Если прибор показывает расхождение в несколько градусов — это вполне нормально. Механизм калибровки даёт нам знать о состоянии термопар. Т.к. если после калибровки показания не совпадают с контрольной термопарой, то скорей всего термопара уже изжила своё.

измерения, измерительная техника, калибровка термопар, КИПиА, приборы 5 комментариев

датчик, измерения, калибровка термопар, полезное, термопара Комментариев нет

Основные значения термо-ЭДС стандартных термопар.

Градуировочные характеристики преобразователей (свободные концы ТП при 0°С)

Номинальные статические характеристики преобразования, термо-ЭДС, мВ

1. P — Platinel 5355 — Platinel 7674. C — Tungsten 5% Rhenium — Tungsten 26% Rhenium

2. НСХ ТСС(I) близка к ТХА(К), с диап. 0-800 С. НСХ ВР(А)-1 находится между (А)-3 и (А)-2 для диап. 0-1800 С, отличие 0,3%.

3. Термопары R, S, ТПП13, ТПП10 и ТПП68 не требуют компенсации свободных концов.

4. Стандарты: IEC — IEC584, DIN IEC584, ANSI — ANSI/ASTM, D — DIN43710, ДСТУ — ДСТУ2837-94, ДСТУ2857-94, ГОСТ — ГОСТ6616-68.

датчик, калибровка термопар, полезное, термопара 18 комментариев

Врала у меня одна термопара. Старая термопара ТХА типа в керамическом корпусе.
Выведена она на микроловсикй прибор-регулятор МТР-8. Очень такой продвинутый приборчик микропроцессорный. Украинский производитель, находятся в Ивано-Франковске.

Возле объекта измерения рядом с термопарой разумеется стоит преобразователь, который термо-ЭДС термопары преобразует в токовое значение 4-20 мА.

Калибруется термопара в приборе в ручную. Количество точек линеаризации 0. Т.е. по начальному и конечному значению (от 0 до 800 градусов).
Для того, чтобы убедится что связка прибор-преобразователь не врут нужно откинуть контакты термопары от преобразователя и закоротить их коротким проводником. Этим мы эмулируем подачу на измерительный преобразователь нуля градусов цельсия. Т.к. по таблице значений термо-ЭДС стандартных термопар при нуле градусов с термопары ничего не выдается — т.е. вольтметр на отключенной термопаре в ледяной воде должен показать 0.
Если закороченный преобразователь показывает на приборе 0 — то все в порядке (делаем вывод что проблема с термопарой). Если показывает к примеру 10, то нужно скомпенсировать эти 10 градусов в приборе с обратным знаком (т.е. начальную точку нужно с нуля опустить на -10).

калибровка термопар, метод, термопара 11 комментариев

5.6. Термопары

Термопару из вольфрама и сплава, содержащего 75% W и 25% Мо, можно использовать в температурном интервале 2000-3000 °С. Ниже 2000 °С она имеет очень малое значение т.э.с.

Каждую высокотемпературную термопару следует калибровать самостоятельно.

Термопары из тугоплавких неметаллических соединений применяют в лабораторной практике сравнительно редко. Термопара графит – карбид кремния (рис. 98, а) имеет т.э.с. 508 мВ при 1700 °С и работоспособна до 2700 °С. Срок ее службы 115-120 ч, а погрешность ±10 °С.

В окислительной атмосфере графитовый стержень 7 разрушается из-за проникновения газов-окислителей через стенки трубки 4 из SiC. При измерениях температуры выше 1800 ‘С трубка должна быть наполнена аргоном или азотом. Калибровка термопар. Термопары калибруют по опорным реперным точкам Международной практической температуры шкаты 1968 г. (МПТШ-68) для давления 101325 Па (табл. 13). J

Рис. 98. Графит-карбидкремниевая термопара (а) и график функции V = f(t) для нагревания (б) и охлаждения (в) реперного вещества: 1 – графитовый стержень; 2 – пробка из Al2O3, 3 – металлизированный контакт; 4 -трубки из SiC; 5 – пробка из SiC

В качестве высокотемпературных реперных точек принимают температуры плавления (tпл) в ^oC: Ni (1455), Pd (1554), Rh (1963), Ir (2447), W (3387). Градуировку термопар проводят также по tпл веществ, которые могут быть получены в чистом виде: МnCl2*4Н20 (58,089), нафталин (80,3), йодоформ СН13 (119,0), KNO3 (334,5), K2Cr207 (397,5), КС1 (771), NaCl (801,0) и K2SO4 (1069+3).

Калибровка термопар заключается в построении графика V=f(τ), где τ – время (рис. 98, б, в). Термопару в защитном чехле погружают в порошок реперного вещества, находящегося в тигле, чтобы спай термопары находился в центре массы реперного вещества. Тигель помещают в тигельную печь и медленно повышают температуру, отмечая через каждые 20-30 с показания милливольтметра.

Во время плавления реперного вещества показания прибора не изменяются и на графике V = f(τ) появляется горизонтальная площадка (см. рис. 98, в) отвечающая температуре плавления взятого вещества. Строят четыре-пять таких графиков, меняя реперные вещества. Затем по полученным данным на миллиметровую бумагу наносят калибровочную кривую, связывающую показания милливольтметра для площадок кривых V — Дт) с температурой плавления использованных реперных веществ. По полученной калибровочной кривой данной термопары и находят затем неизвестные температуры по показаниям милливольтметра. После калибровки уже нельзя менять милливольтметр. Если точно известно, из каких металлов или сплавов изготовлена термопара, и есть проверенный милливольтметр, то для определения неизвестных температур используют данные табл. 8-12.

Правильность построения графиков V = f(τ)проверяют, охлаждая расплав реперного вещества и отмечая через равные промежутки времени показания милливольтметра (см. рис. 98, б). Площадки на кривых нагревания и охлаждения должны отвечать одному и тому же показанию милливольтметра. Правда, на кривой охлаждения (см. рис. 98, б) может появиться минимум, вызванный переохлаждением расплава, т.е. запаздыванием начала кристаллизации вещества. Кроме того, по мере удаления спая термопары от центра массы реперного вещества к стенке тигля размер площадки на кривых нагревания и охлаждения, как правило, сокращается, что увеличивает погрешность калибровки термопары. Скорость нагревания и охлаждения тигля с реперным веществом не должна быть больше 5-15 град/мин.

Кривые V = f(τ) удобно записывать не по визуальным наблюдениям, а с помощью саморегистрирующих приборов, позволяющих вести непрерывные измерения.

В интервале температур от -30 до +300 °С калибровку термопар можно проводить по эталонному стеклянному ртутному термометру. Для этого “горячий” спай термопары и термометр помещают в пробирку с силиконовым или минеральным маслом, которую погружают в термостат с заданной температурой. Через 5-10 мин записывают показания гальванометра и термометра. Затем меняют температуру в термостате и проводят новое измерение.

Дифференциальные термопары применяют для измерения разности температур. Термопара состоит из двух ветвей 3 одного и того же- проводника (рис. 99, а), например из сплава константан, и соединительного медного провода 4, если использовать медь-константановую термопару. “Горячие” спаи термопару погружены в сосуды 5 и 6 с разными температурами (t1noeq t2) Показания гальванометра 1 дадут значение разности температур t2~ 1\.

“Холодные” спаи дифференциальной термопары не обязательно помешать в сосуды Дьюара 2 со льдом, достаточно того, чтобы они имели одинаковую температуру.

Батарея термопар. Чувствительность измерения температуры объекта при помощи термопар можно существенно повысить,если их объединить в батарею (рис. 99, б).

Рис 99- Схема установки с дифференциальными термопарами (а) и батарея термопар (б)

Для создания батареи термопары соединяют последовательно, помещая все “горячие” спаи 3 в место измерения температуры К, а “холодные” спаи 2, изолированные друг от друга небольшими пробирками, погружают в сосуд Дьюара с ледяной кашицей (t = 0). Чувствительность батареи повышается примерно во столько раз, сколько взято термопар, если пренебречь увеличением сопротивления всей цепи. Изоляция отдельных спаев термопар друг от друга должна быть надежной. Экспериментаторы, применяющие батарею термопар, часто испытывают затруднения в связи с появлением паразитных токов неизвестного происхождения. Эти токи можно уменьшить, если защитить милливольтметр и проводники, соединяющие его с батареей, тепловой изоляцией. Видимо, появление паразитных токов вызвано не гомогенностью соединительных проводов (примеси, аморфные включения, механические напряжения и т. п.).

Другие части:

5.6. Термопары. Часть 1

5.6. Термопары. Часть 2

К оглавлению

Как калибровать термопары? Общие методы

Поиск Омега

• Связаться с нами

• Все продукты
• Ресурсы
• О нас

1. Дом
2. См. Ресурсы
3. Общие методы калибровки термопар

Измерение температуры возможно несколькими способами. Мы обычно используем термометры для измерения температуры. Однако для точных измерений, когда необходимо зарегистрировать даже небольшой скачок температуры, мы используем передовые формы измерительных устройств, таких как термопары. Термопары — это измерительные устройства, которые могут считывать очень незначительные изменения температуры. Следовательно, они широко используются в приложениях, где точность имеет первостепенное значение. Однако, как и любое измерительное устройство, эффективность термопар со временем ухудшается при постоянном использовании. В этот момент термопара нуждается в повторной калибровке.

Что такое калибровка термопары?

Термопара — это, по сути, датчик, который регистрирует изменение температуры. Термопара состоит из двух разнородных проводов, спаянных с одного конца и свободных с другого. Когда эти провода испытывают разность температур, возникает напряжение, создающее разность потенциалов на стыке. Это напряжение на переходе измеряется и соотносится с температурой. Термопары изготавливаются прочными и надежными. Они могут выдерживать широкий диапазон температур. Однако, поскольку измерение температуры зависит от напряжения, необходима регулярная калибровка термопары, чтобы устройство могло успешно распознавать напряжение. Процесс калибровки включает сравнение точности измерения термопары с известным стандартным эталоном.

Как откалибровать термопару?

Калибровка термопар требует специального оборудования. В основном есть три способа калибровки термопары. Термодинамическая калибровка с фиксированной точкой : Термодинамическая калибровка с фиксированной точкой является наиболее точным способом калибровки термопары. Этот метод включает сравнение показаний температуры термопары с общепринятыми фиксированными температурными точками обычных элементов и соединений, в которых изменяется их физическое состояние. Например, температура замерзания металла, такого как олово, составляет 231,9.28 градусов Цельсия в соответствии с ITS-90 или Международной температурной шкалой, разработанной в 1990 году. При температуре эталонного спая 0 градусов Цельсия тепловая ЭДС (электродвижущая сила) термопары измеряется во время перехода с фиксированной точкой, когда металлические материалы переходят из твердого состояния в жидкое. Затем эту ЭДС сравнивают со стандартными таблицами измерений, чтобы определить точность измерения термопары. Термодинамическая калибровка с фиксированной точкой является наиболее точным способом калибровки термометра. Метод в ванне с мешалкой или в печи : В зависимости от температурных требований используется вариант между ванной с мешалкой или печью. Когда температура достигает желаемого уровня, калибруемая термопара используется для измерения температуры вместе с известной точной термопарой. Если термопаре требуется калибровка, две термопары будут показывать разные показания. Этот метод также проводится в лаборатории, но он менее точен, чем термодинамическая калибровка с фиксированной точкой. Калибратор сухих блоков : В методе сухого блочного калибратора используется сухоблочная машина. Зонды термопары вставляются в сухой блок. Затем металлический блок охлаждают или нагревают до определенной температуры и измеряют показания термопары. Если термопара показывает ту же температуру, что и в сухом блоке, калибровка не требуется. Однако, если вы обнаружите отклонение, может потребоваться калибровка.

Нужно ли калибровать термопары?

Термопары являются важными компонентами системы, которые точно измеряют физические свойства. Ожидается, что такие устройства будут работать без компромиссов, потому что ошибка или неправильное считывание могут привести к катастрофе. В промышленности термопары могут подвергаться воздействию различных температур в течение всего дня в течение нескольких месяцев подряд. Как правило, для каждой термопары рекомендуется ежегодная калибровка. Однако для термопар, которые используются постоянно, калибровку следует проводить с более короткими интервалами. При постоянном использовании эффективность термопары со временем ухудшается. Поэтому важно выполнить калибровку, чтобы обеспечить бесперебойную работу термопары. Кроме того, некоторые компании или приложения требуют наличия сертификата калибровки в соответствии с правилами.

Как часто следует калибровать термопару?

Частота калибровки действительно зависит от пользователя. Многие термопары калибруются ежегодно, но в зависимости от условий, в которых используется термопара, может потребоваться более частая калибровка. Такие условия, как длительное воздействие высоких температур, суровые условия окружающей среды, термические или механические удары, могут повлиять на точность термопары.

Как узнать, когда в последний раз выполнялась калибровка термопары?

Не существует надежного способа определить срок службы термопары по ее внешнему виду. Тем не менее, предприятия ведут журнал деталей, прошедших калибровку, и тех, для которых запланировано техническое обслуживание в будущем. Термопары следует калибровать в следующих случаях:

• Срок их цикла калибровки.
• Их производительность ставится под сомнение.
• При непредвиденных или необычных условиях эксплуатации.

Термопары следует менять в следующих случаях:

• Обрыв цепи термопары.
• Когда незаземленная термопара имеет низкую электрическую изоляцию от оболочки или корпуса.
• При повреждении термопары из-за механических воздействий.
• Оболочка повреждена из-за коррозии или окисления.
• При калибровке выявляется отклонение точности от технических характеристик.

Сертификаты качества термопар

При изменении температуры стандартная термопара дает показания, соответствующие изменению температуры. Однако как мы можем убедиться, что то, что мы видим, достоверно? Чтобы решить эту проблему, мы придерживаемся международных стандартов, которые введены в действие для предоставления эталона для измерений. ISO и NIST являются одними из наиболее широко известных стандартов, используемых для оценки характеристик термопар. В Omega Engineering мы предоставляем услуги по калибровке в соответствии с международными стандартами. Omega использует различные жидкостные ванны, печи и калибраторы для выполнения температурных калибровок в широком диапазоне температур. Каждый источник тепла оснащен независимым прослеживаемым стандартом NIST. Свяжитесь с нами, чтобы узнать о ваших требованиях к калибровке термопар и получить первоклассное обслуживание и непревзойденное качество работы.

Поговорите с нашими экспертами

Процедура калибровки термопары

Изображение предоставлено: florin oprea/Shutterstock.com

Термопары, устройства, используемые для измерения температуры, состоят из специально изготовленных проводов из двух разнородных металлов, которые производят небольшое напряжение, когда они соединены вместе на одном конце (горячий спай) и подключены на другом конце к более холодной точке, известной как холодный стык. Это небольшое напряжение можно использовать для определения разницы между известной эталонной температурой и второй неизвестной точкой. Напряжение используется для определения температуры неизвестной точки. Термопары изготавливаются из множества комбинаций металлов, которые используются в нескольких диапазонах, которые обычно находятся в диапазоне от -200 до 1250°C. В зависимости от типов металлов в термопаре конкретный диапазон температур будет варьироваться. Термопары широко используются в промышленности, а также во многих других непромышленных условиях, таких как бытовая техника. Они прочны, недороги и могут работать в широком диапазоне температур и в различных средах. Термопары не измеряют температуру напрямую — они просто создают напряжение при воздействии температурного градиента. Следовательно, необходима калибровка, чтобы соотнести это напряжение с разностью температур.

Типы термопар

Учитывая диапазон температур, химическую стойкость металлов термопары, а также общую устойчивость к вибрации и истиранию, это может помочь при выборе термопары. Существует четыре распространенных калибровки термопар — J, K, T и E, каждая из которых подходит для своего диапазона температур. Более высокие температуры измеряются термопарами, изготовленными из благородных металлов. Термопары в защитной оболочке доступны с тремя различными соединениями: заземленным, незаземленным и открытым. Заземленные соединения имеют соединения проводов, прикрепленные к внутренней стенке зонда, что обеспечивает эффективную передачу тепла от внешней стенки зонда к соединению. Незаземленные пробники имеют незаземленные соединения проводов, что обеспечивает гальваническую изоляцию. Открытые соединения имеют соединение, которое выходит за пределы оболочки, что обеспечивает быстрое время отклика, но ограничивает их использование неагрессивными средами и средами без давления.

Основы калибровки

Термопары первоначально калибруются их производителями, но регулярная повторная калибровка необходима для большинства промышленных операций, чтобы гарантировать, что приборы продолжают обеспечивать точные измерения. Хотя термопары являются надежными устройствами, со временем они могут дрейфовать и выходить из строя. Как правило, термопары стандартизированы с использованием 0 °C в качестве контрольной точки, и многие устройства могут регулироваться для компенсации различных температур на спаях термопар. Когда-то ледяные ванны использовались для холодных спаев, и по этой причине большинство термопар привязано к этой температуре. Но ледяные ванны непрактичны для большинства настроек приборов, и компенсация холодного спая стала общепринятой практикой. Здесь температура эталонного или холодного спая измеряется другим чувствительным к температуре устройством (например, термистором, диодом или резистивным датчиком температуры), а напряжение термопары компенсируется для отражения температуры эталонного спая.

В зависимости от требуемой точности термопары, они обычно калибруются обученными лаборантами с использованием нескольких методов. Ряд стандартов охватывает процедуры проверки и калибровки термопар, в том числе ASTM E220 Стандартный метод испытаний для калибровки термопар с помощью сравнительных методов . В этом методе используется либо баня с перемешиваемой жидкостью, либо печь, а датчик сравнивается с калиброванным эталонным датчиком. Этот так называемый метод сравнения используется для получения прослеживаемой калибровки. В другом методе используются термодинамические фиксированные точки (температуры замерзания цинка, алюминия, серебра и золота по ITS-9).0), а также производит прослеживаемую калибровку. Сложность любого лабораторного метода заключается в том, что термопара должна быть выведена из эксплуатации. Отсюда популярность калибровки на месте , когда термопара может быть откалибрована на месте.

Процесс калибровки

Для калибровки термопары необходимо наличие различных типов измерительного оборудования, стандартов и процедур. Во-первых, необходимо установить контрольную температуру, которая является стабильной и обеспечивает постоянную температуру; он должен быть однородным и покрывать достаточно большую площадь, чтобы в него можно было надлежащим образом вставить термопару (например, ледяную баню). Источники контролируемых температур называются неподвижными точками. Ячейка с фиксированной точкой состоит из образца металла в графитовом тигле с графитовым термометром, погруженным в образец металла. Когда этот образец металла достигает точки замерзания, он поддерживает очень стабильную температуру. Точка замерзания возникает, когда материал достигает точки между твердой и жидкой фазами. Также должна быть установлена ​​температура холодного спая; обычно используется 0°C. Измерительный прибор, такой как калибратор Fluke 702, можно использовать для измерения выходного сигнала термопары.

Можно выполнить простой процесс калибровки, следуя нескольким основным инструкциям. (Для энтузиастов «сделай сам» обязательно проконсультируйтесь с профессионалом перед калибровкой термопары.) Основной процесс калибровки включает нагрев воды до 30°C в термальной ванне. Далее к свободному концу (холодному спаю) термопары присоединяют каждый из двух выводов мультиметра — в этот момент мультиметр должен регистрировать ноль микровольт, так как оба конца имеют одинаковую температуру. Затем горячий спай термопары помещают в термованну. Напряжение может быть записано, как только показания мультиметра станут стабильными. Температуру воды повышают до 35°С и снова регистрируют напряжение. Этот процесс повторяется путем повышения температуры с шагом в пять градусов и регистрации напряжения до тех пор, пока не будет достигнуто 60°C. После проведения всех измерений определяется напряжение для типа термопары при комнатной температуре. (Эту цифру обычно можно найти.) Затем данная цифра добавляется к каждому из записанных значений напряжения, собранных ранее. Затем используется метод подгонки кривой для подбора линии к записанным данным – наклон линии будет представлять собой увеличение напряжения на каждый градус повышения температуры.

Расчет термопар

Взаимосвязь между напряжением термопары и температурой не является линейной, хотя некоторые типы (тип K, тип J) имеют большие области, в которых наклон приращения чувствительности или коэффициент Зеебека остается довольно однородным.