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如何科學使用熱電偶式測溫設備

來源: 作者: 發布時間:2019-07-01 次瀏覽


近段時間一些客戶向我咨詢熱電偶探頭測溫的問題,說熱電偶直徑太小,多次測量電池容易發生彎折斷裂的現象,這里我想做一個說明指導廣大客戶如何科學長久的使用熱電偶式測溫設備。


一、什么是熱電偶及其工作原理


首先想要準確的使用熱電偶測量被測物體溫度,就必須明白什么是熱電偶以及熱電偶測溫原理,所謂知己知彼方能百戰不殆。熱電偶就是由兩種不同的金屬導體A和B首尾連接組成一個回路,其兩端相互連接時,只要兩結點處的溫度不同,一端溫度為T1,稱為工作端或熱端,另一端溫度為T0 ,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,回路中將產生一個電動勢,該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現象稱為“熱電效應”,兩種導體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導體稱為“熱電極”,產生的電動勢則稱為“熱電動勢”,熱電偶式的測溫設備就是利用此“熱電動勢”的信號轉換成溫度值顯示出來。


本產品溫度是采用T型熱電偶測溫元件來測溫。而T型熱電偶具有線性度好,熱電動勢較大,靈敏度較高,溫度近似線性和復制性好,傳熱快,穩定性和均勻性較好,價格便宜等特點。它的正極TP是純銅,負極TN為銅鎳合金, 通常叫做康銅, 此熱電偶的測量溫區在-200~350℃。本公司產品采用的熱電偶材料就是純銅和康銅組成的T型熱電偶作為溫度采集器。測量溫度設定在-50 ~ +200℃,滿足一般電池測量環境。本產品測溫最大的特點就是測溫端(T型熱電偶的熱端)直徑極小相當于圓珠筆芯前端滑珠的2倍左右,因此可以測量板式堆疊(極小空間)的電池體表溫度。測溫速度非???00ms內完成測溫過程,穩定性較高,在恒溫水域中T型熱電偶采集的數據基本不變。由于T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性差,所以使用溫度上限受到限制。


二、熱電偶的安裝要求


根據T型熱電偶的測溫原理,被測物體的實際溫度等于T型熱電偶的熱端溫度T1減去冷端溫度T0(冷端溫度為0℃),那么問題來了冷端溫度在一般情況下很難做到0℃ ,就需要冷端補償,這里采用的是溫度傳感器軟件補償法。在T型熱電偶冷端接口處放置一片溫度傳感器采集冷端溫度以此糾正到0℃。所以在設備工作過程中熱源不要靠近機器的接口處,特別是不要用手去觸摸T型熱電偶接口,以免造成溫度數據波動影響測量精度。但是冷端與所處的大環境溫度沒有關系,只要保證熱電偶的冷端與熱端都處在同一環境就可以了。


熱點偶的安裝部位和插入深度要注意以下兩點:


1、 為了熱電偶的測量端與被測介質之間有充分的熱交換,應合理選擇測點位置,盡量避免在電池的電極(極耳)、帶電的金屬、閥門、排風口、彎頭及管道設備死角附近裝設熱電偶。


2、 帶有保護套管的熱電偶有傳熱和散熱損失,為了減少測量誤差,熱電偶應該有足夠的插入深度(流體),或者被測物體表貼緊度(固體)。


三、熱電偶的正確使用


        1、安裝不當引入誤差:如熱電偶安裝位置及插入深度不能反映鋰電池或者電池組的真實溫度,換言之,熱電偶不應安裝在太靠近閥門通風口和電加熱過高(超過熱電偶本身測量極限)的地方,應該盡可能的避開強磁場和電場,所以不應該把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差。


        2、絕緣墊和熱阻差引入的誤差:如熱電偶絕緣了或者表面嚴重氧化、污垢電池爆漿后各類鹽化合物集結,造成熱交換受阻。所以保證測溫探頭表面干凈無異物。


        3、熱惰性引入的誤差:由于熱電偶的熱惰性是儀器的顯示值落后于被測物體溫度的變化,在進行快速測量時這種影響尤為明顯。所以盡可能采用熱電極較細、保護套管直徑較細的熱電偶。用熱電偶檢出的溫度波動的振幅較被測物體體表溫度波動的振幅小,測量滯后越大,熱電偶的振幅就越小,與實際溫度的差別也就越大。使用中通常采用導熱性能好的材料,管壁薄、內徑小的保護套管,在精密的溫度測量中使用無保護套管的裸絲熱電偶,熱電偶容易損壞,應及時校正及更換。


四、對于經常更換被測電池易導致測溫探頭斷裂的問題


這里采用漢高樂泰旗下的瞬干膠和瞬干膠固化催化劑配合使用達到良好的測溫效果。


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        首先將被測物體表面擦干凈(帶電金屬表面需做絕緣處理),將熱電偶緊密貼近被測物體表面滴上一滴401瞬干膠,緊接著再滴上一滴7452固化劑,大約3秒左右即可粘牢,當需要更換被測物體時使用熱風槍使被粘處溫度升高軟化即可脫離被測物體表面有效保護熱電偶探頭。


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(此金屬表面不帶電所以可以不做絕緣處理)


對于測量電池極耳的溫度,首先直接按照上述測量肯定不行,需要做絕緣處理,按照市面上實驗室常規測量方法為:A、使用瞬干膠401滴一滴在電池極耳上;B、將熱電偶探頭放置在瞬干膠的上表面(瞬干膠是絕緣的);C、在熱電偶探頭上滴一滴7452固化劑3秒之后固化;此方法即滿足絕緣又達到良好測溫的效果(此瞬干膠具有良好的熱傳導效應);


如果測溫要求不高,可以在電池極耳上先貼一層絕緣膠帶,放入熱電偶探頭再在探頭上貼一層絕緣膠帶也可以達到測溫的效果只是熱傳導速率上要慢一些。


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(在電池極耳上滴一滴瞬干膠稍微多一點保證厚度在2mm左右)


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(熱電偶探頭貼在瞬干膠上表面不可以摁壓下去)


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(在熱電偶上方滴一滴7452固化劑瞬間固化)


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(在電池極耳上貼一塊絕緣膠帶再放溫度探頭)


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(再貼一塊絕緣膠帶使熱電偶固定)


        當實驗完畢后需要更換電池,兩種方法:其一如果可以加熱使用熱風槍加熱便可脫落不會對熱電偶探頭造成二次傷害效果最佳;其二直接用力扯下來,但是會使熱電偶扯斷,此時需要熱電偶點焊機重新點焊,點焊過程比較簡單平均每個測溫點點焊時間為5秒左右。


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