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温度传感器无法校准的原因是什么
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温度传感器无法校准的原因是什么

2020-10-21 15:51:01 来源:传感器专家网 点击:569

【大比特导读】有时,温度传感器在校准过程中可能会发生故障。即使温度传感器在送入校准之前似乎工作正常,也会发生这种情况。

为了准确起见,所有温度传感器都必须根据已知标准进行校准。校准期间仅检查短期稳定性。长期稳定性应由用户监控和确定。

温度是世界上最常用的测量参数。温度传感器用于设计用于测量温度的仪器中。为了准确起见,所有温度传感器都必须根据已知标准进行校准。

温度传感器

校准期间仅检查短期稳定性。长期稳定性应由用户监控和确定。

有时,温度传感器在校准过程中可能会发生故障。即使温度传感器在送入校准之前似乎工作正常,也会发生这种情况。

温度传感器类型

热敏电阻,铂电阻温度计(PRT)和热电偶是大多数温度测量应用的首选仪器。每个都有特定的特征和局限性。

通常,这些仪器是可靠的,可以提供多年的无故障服务。但是,随意地应用会极大地影响其准确性和使用寿命。因此,必须正确处理和使用它们。为此,您必须了解它们的工作方式和局限性。

5640系列热敏电阻探头

热敏电阻

热敏电阻是所有温度传感器中最坚固的。它们由像可变电阻器一样的固态设备构成。

随着温度变化,热敏电阻的电阻也会变化,且具有出色的灵敏度和准确性以及广泛的电阻值。它们还具有出色的长期漂移特性,并且对震动不敏感,也不会遭受其他温度计类型可能存在的其他问题。

由于它们对震动不敏感,因此它们的校准通常不会受到轻微振动,撞击或掉落的影响。但是,它们的温度范围通常限制为100oC.

铂电阻温度计(PRT)

PRT可能是所有温度传感器中用途最广泛的,因为它们的温度范围宽且精度高。大多数都可在-196oC至420oC的温度范围内使用,只有少数例外,最高可达500oC甚至更高。当然,这取决于各个型号的规格及其各自的校准。

即使PRT精度很高并且覆盖很宽的温度范围,它们也有局限性。与热敏电阻不同,如果铂丝被污染,暴露于振动,撞击或掉落,则PRT的校准会发生变化。通过这些过程进行的校准更改是累积性的。因此,在处理和使用PRT时必须格外小心。

热电偶

金属热电偶的优点在于,它们具有非常宽的温度范围并且成本低廉。它们的缺点包括相对较低的精度,并且在非常高的温度下,它们易于不均匀。

诺贝尔金属热电偶具有非常宽的温度范围,具有更高的精度,但价格更高。像金属热电偶一样,它们也容易不均匀。

校准期间失败的8大原因

1、热敏电阻和PRT中的自热

校准热敏电阻和PRT时,将施加标称励磁电流。所需的电流量通常在校准报告或制造商的规格中说明。

我们从欧姆定律了解到,当电流流过电阻时,会消耗功率(I2R)。该功率导致传感器发热;这就是所谓的“自加热”。校准温度传感器后,已考虑其自发热。

使用任何一种传感器时,请确保将读数设置为适当的励磁电流。电流太少或太大都会导致测量错误。如果施加太多电流,这些传感器甚至可能会损坏。

当选择“热敏电阻”或“ PRT”时,某些读数会自动选择合适的电流。其他可能需要手动设置。这些设置通常在探头设置菜单中。如果您手动选择电流,请始终参考温度计的规格或校准报告以获取正确的电流。

2、低绝缘电阻和漏电流

低绝缘电阻有时称为分流电阻,因为允许电流流到测量电路之外。在电气上,这就像将另一个电阻与传感器并联。当发生低绝缘电阻时,过渡结温度常常变得太热。(集线器不应太热,以至于很难触摸。)

此外,如果护套弯曲或密封层受损,可能导致绝缘电阻低,从而使水分进入传感器和导线。通常可以通过正确使用和处理避免此问题。

3、过渡连接点

热敏电阻和PRT通常具有过渡连接点。过渡连接点是电缆导线连接到传感器导线的位置。引线将被焊接或点焊。如果它们被焊接并且结点变得太热,则焊料将熔化,从而导致开路或断续状态。

通常,结用环氧树脂密封以防止水分和其他污染物。如果密封件承受的温度超过环氧树脂无法承受的温度,则密封件可能会破裂。这使水分和其他污染物可以穿透密封并到达导线和传感器。当温度传感器在低于环境温度的温度下浸泡或环境湿度较高时,水分累积最明显。

PRT通常包装有粉末状的绝缘材料。这种材料使PRT不太容易受到机械冲击引起的应力的影响。除非存在良好的密封性,否则在低温下隔热层会吸收空气中的水分。水分或其他污染物会导致测量错误,并导致温度传感器无法校准。滞留的水分也会带来安全隐患。如果绝缘层吸收了很多水分,并且温度传感器被置于高温热源中,水分将变成蒸汽,可能导致密封件吹胀或破裂护套。

4、导线断裂或断续

如果拉扯,过度工作或承受压力,电缆可能会断裂,从而导致断路或断续。有时,传感器或传感器引线可能断开或断续。直到温度传感器被加热,导致导线膨胀和分离,一些间歇性事件才引起注意。

即使已经非常注意防止断开或断续的连接,但只要有足够的时间和使用时间,它们仍可能会发生。导线和传感器导线的反复膨胀和收缩最终可能会造成人员伤亡,从而导致导线断裂。

5、污染

污染可能由化学物质,金属离子或氧化引起。

如果液体到达导线或传感器导线,则在PRT中可能会发生化学污染。这可以改变铂的纯度,从而改变其电特性。纯度的任何变化都是永久性的。

铂丝的金属离子污染通常发生在600oC或更高温度下。因为PRT传感器是使用高纯度铂丝制造的,所以它们最容易受到这种类型的污染。金属离子的污染是不可逆的,会导致PRT的温度不断上升。这在参考温度极其稳定的三水位电池中尤为明显。当PRT制造用于极高的温度时,其构造应使传感器免受离子污染。

温度传感器护套通常被密封以防止污染。工业温度传感器和辅助温度传感器在密封之前均未排空。因此,通常,它们内部将有一些干燥的空气。当它们暴露于各种温度下时,会在电线表面形成氧化。氧化主要影响温度传感器,其感测元件包含铂丝。氧化会导致金属RTD中RTPW(在水三相点处的电阻)增加。幸运的是,可以使用制造商建议的温度和步骤,通过对RTD进行退火来去除氧化。在退火前后,将温度传感器与水箱三点精度等标准进行比较。这使您可以确定该过程是否成功,

6、磁滞和不可重复

磁滞现象是指当温度计在连续的温度范围内移动时,温度传感器的读数会滞后或出现“记忆”效应的情况。测量值取决于传感器或电线暴露的先前温度。如果温度传感器是第一次通过一定范围的温度(例如,从冷到热),它将遵循特定的曲线。如果以相反的顺序重复测量(在我们的示例中为冷到热),则具有滞后问题的温度计将与上一组测量值有所偏差。如果重复,则偏移量可能并不总是相同。

完好无损的标准铂电阻温度计(SPRT)不会出现磁滞现象,因为SPRT设计为无应变。但是,坚固耐用的PRT并非无应变设计,并且至少具有一些滞后现象。水分进入或水分渗入温度传感器内部,都会在任何类型的RTD中引起磁滞现象。

7、不均匀性

在高温下使用热电偶时,其导线可能会被污染。这导致导线的局部塞贝克系数从其初始状态改变。换句话说,这改变了电线对温度变化的敏感性。但是,沿热电偶的长度方向暴露的温度和污染可能并不均匀。塞贝克系数随即成为沿热电偶位置的函数。这导致测量误差,该误差取决于热电偶在整个热电偶的整个长度范围内所承受的温度曲线,而不仅是测量结点处的温度。

8、短期稳定性

测量可重复性是一个可以用多种不同方式使用的术语。它应该由使用该术语的人员定义。它通常是指热循环或校准过程中RTPW的可重复性。

当温度传感器不能满足其短期稳定性指标时,这意味着在特定温度下测量之间的偏差超出了其指标。这可能是由于较大的标准偏差或沿一个方向连续漂移的读数引起的。短期稳定性问题的潜在原因包括:

湿气

污染

应变

漏电流

机械冲击

不均匀性

为防止温度传感器故障并避免污染,在恶劣环境中使用温度传感器时应采取适当的预防措施。请勿使过渡结承受高于或低于环氧密封或过渡结所能承受的温度。请参考温度传感器的规格,或与温度传感器制造商联系以获取过渡结温度规格。如果过渡接点有可能暴露在高温甚至微弱的高温下,则建议使用隔热罩或散热器。

其他防止失败的方法:

请勿摔落,撞击或振动PRT.

切勿弯曲未设计成可弯曲的护套。即使轻微的弯曲也会对校准或温度传感器的使用寿命产生不利影响。

切勿将过渡接头浸入液体中。

切勿超出温度传感器的温度规格。

请勿长时间浸泡温度传感器,尤其是在可能发生氧化的温度下。

请勿拉扯或过度拉紧温度传感器电缆。

如果温度传感器需要退火,请使用推荐的温度和技术。然后,始终通过将其与主要标准进行比较来验证温度传感器的准确性。

定期将温度传感器的精度与主要标准进行比较,例如水三点电池或校准的SPRT(标准铂电阻温度计)。

 

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