थर्मोकपल माप त्रुटियाँ और सावधानियाँ

सार: थर्मोकपल सबसे सरल और सबसे आम तापमान सेंसरों में से एक हैं। हालाँकि, यदि उपयोग के दौरान इसे गंभीरता से नहीं लिया गया, तो इससे बड़ी माप त्रुटियाँ हो सकती हैं। मौजूदा मुद्दों पर विचार करते हुए, माप त्रुटियों को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों में थर्मोकपल प्रविष्टि गहराई, प्रतिक्रिया समय, थर्मल विकिरण और थर्मल प्रतिबाधा, साथ ही असमान थर्मोकपल तार, बख्तरबंद थर्मोकपल में प्रवाह त्रुटियां, के-प्रकार थर्मोकपल का चयनात्मक ऑक्सीकरण, के-स्टेट शामिल हैं। , परिचालन वातावरण, इन्सुलेशन प्रतिरोध, और थर्मोकपल का क्षरण। उपयोग के दौरान सावधानियां बरतनी चाहिए। माप सटीकता में सुधार करने और थर्मोकपल की सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, यह कुछ हद तक सहायक है।
परिचय देना
मौजूदा तापमान माप प्रणालियों में, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तापमान सेंसर - थर्मोकपल, इसकी सरल संरचना के कारण, अक्सर "कैबिनेट से जुड़े दो तारों वाला थर्मोकपल" समझ लिया जाता है, लेकिन वास्तव में, ऐसा नहीं है। यद्यपि थर्मोकपल की संरचना सरल है, फिर भी उपयोग के दौरान विभिन्न समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, गलत स्थापना या उपयोग से अधिक माप त्रुटियां हो सकती हैं, और यहां तक ​​कि योग्य थर्मोकपल परीक्षण भी अनुचित संचालन और विफलता के कारण हो सकता है, जैसे कि कम करने वाले वातावरण में कार्बराइजेशन। यदि गंभीरता से नहीं लिया गया, तो के-प्रकार थर्मोकपल चयनात्मक ऑक्सीकरण के कारण सहनशीलता से अधिक हो सकते हैं।
माप सटीकता में सुधार करने, माप त्रुटियों को कम करने और थर्मोकपल के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, उपयोगकर्ताओं को न केवल उपकरण संचालन कौशल, बल्कि भौतिकी, रसायन विज्ञान और सामग्री में भी ज्ञान होना आवश्यक है। वर्षों के अभ्यास और प्रासंगिक जानकारी के अधिक विस्तृत संदर्भ के आधार पर, थर्मोकपल की माप त्रुटियां और उनके निवारक उपाय।
2. थर्मोकपल तारों का विषमता प्रभाव
(1) थर्मोकपल सामग्री स्वयं असमान है
थर्मोकपल का परीक्षण माप कक्ष में किया जाता है, और नियमों के अनुसार, परीक्षण भट्ठी में प्रविष्टि की गहराई केवल 300 मिमी है। इसलिए, प्रत्येक थर्मोकपल के परीक्षण परिणाम केवल 300 मिमी लंबे थर्मोकपल तार के माप से शुरू होने वाले व्यवहार को प्रतिबिंबित या प्रतिबिंबित कर सकते हैं। हालाँकि, जब थर्मोकपल की लंबाई लंबी होती है, तो अधिकांश डबल तार उच्च तापमान वाले क्षेत्र में होते हैं। यदि थर्मोकपल तार एक समान है, तो समान लूप नियम के अनुसार, माप परिणाम लंबाई से स्वतंत्र होते हैं। हालाँकि, असमान थर्मोकपल तार, विशेष रूप से निम्न-श्रेणी के धातु थर्मोकपल तार, तापमान प्रवणता के तहत स्थानीय थर्मोइलेक्ट्रिक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न कर सकते हैं, जिन्हें परजीवी इलेक्ट्रोमोटिव बल के रूप में जाना जाता है। परजीवी क्षमता के कारण होने वाली त्रुटि को विषमता त्रुटि कहा जाता है।
कीमती धातुओं और कम मिश्र धातु थर्मोकपल के लिए मौजूदा सत्यापन कार्यक्रमों में, थर्मोकपल की विविधता अभी तक प्रदान नहीं की गई है, और केवल थर्मोकपल तार मानकों में थर्मोकपल तारों की कुछ असमान आवश्यकताएं हैं। हेड टू टेल परीक्षण विधि का उपयोग करके थर्मल इलेक्ट्रोमोटिव बल की गणना करें। पारंपरिक थर्मोकपल तार उत्पादन संयंत्र उत्पाद आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए राष्ट्रीय मानकों के अनुसार असमान थर्मोइलेक्ट्रिक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करते हैं।
(2) थर्मोकपल तार विभिन्न सामग्रियों से बने होते हैं
नई प्रणाली के थर्मोकपल के लिए, भले ही असमान थर्मल ईएमएफ आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, बार-बार प्रसंस्करण से संसाधित मुड़े हुए थर्मोकपल में विकृति आ सकती है, जिससे एकरूपता खो जाएगी। इसके अलावा, उच्च तापमान पर सम संख्या वाले तारों के लंबे समय तक उपयोग के कारण, जैसे कि औद्योगिक भट्टियों में डाले गए थर्मोकपल, वे लंबे तार की दिशा में खराब हो जाएंगे या तार भी खराब हो जाएंगे। जैसे-जैसे तापमान बढ़ेगा, गिरावट बढ़ेगी। जब घटक ऐसे स्थान पर होता है जहां तापमान प्रवणता कम हो जाती है, तो यह परजीवी माप त्रुटियों के कारण कुल थर्मल ईएमएफ पर आरोपित इलेक्ट्रोमोटिव बल भी उत्पन्न कर सकता है।

3. बख्तरबंद थर्मोकपल की शंट त्रुटि
(1) डायवर्जन त्रुटि
बख्तरबंद थर्मोकपल से सुसज्जित हुआजू समूह की कार्बराइजिंग भट्टी को केवल एक सप्ताह के लिए अनुमति दी गई है। कारणों का पता लगाने के लिए, लेखक निरीक्षण के लिए साइट पर गए और कोई असामान्यता नहीं पाई, इसलिए उन्हें माप कक्ष से परीक्षण परिणाम लेना पड़ा और उन्हें योग्य पाया गया। तो समस्या क्या है? अंत में, स्थापित थर्मोकपल की ऑन-साइट विशेषताओं के आधार पर, यह पाया गया कि समस्या बख्तरबंद थर्मोकपल के गलत मोड़ के कारण हुई थी।
तथाकथित शंट त्रुटि को बख्तरबंद थर्मोकपल का उपयोग करके मापा जाता है। जब थर्मोकपल के मध्य भाग का तापमान 800 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, तो इन्सुलेशन प्रतिरोध में कमी के कारण थर्मोकपल एक असामान्य घटना को इंगित करता है, जिसे शंट त्रुटि कहा जाता है। समान सर्किट के सिद्धांत के अनुसार, थर्मोकपल तापमान माप केवल माप के दोनों सिरों और संदर्भ सिरों पर तापमान से संबंधित है, और बीच में तापमान वितरण से स्वतंत्र है। हालाँकि, इस तथ्य के कारण कि बख्तरबंद थर्मोकपल का इन्सुलेशन एमजीओ पाउडर है, तापमान 100 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, और इन्सुलेशन प्रतिरोध परिमाण के क्रम से कम हो जाता है। जब मध्य भाग उच्च तापमान पर होता है, तो एक लीकेज करंट होना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप थर्मोकपल की आउटपुट क्षमता में ब्रांचिंग त्रुटि होगी।
(2) डायवर्जन त्रुटि की स्थिति
भट्ठी में डाला गया बख्तरबंद थर्मोकपल, विशिष्टताएं और प्रायोगिक स्थितियां: व्यास ф 4.8 मिमी, 25 मीटर लंबा, केंद्रीय ताप क्षेत्र की लंबाई 20 मीटर और तापमान 1000 डिग्री के साथ। इस प्रयोग में, थर्मोकपल माप और मध्य भाग के बीच तापमान का अंतर 200 डिग्री है। यदि मापने वाले सिरे पर तापमान मध्य भाग से अधिक है, तो एक नकारात्मक त्रुटि उत्पन्न होगी; इसके विपरीत, एक सकारात्मक त्रुटि उत्पन्न होती है. यदि दोनों के बीच तापमान का अंतर 200 डिग्री सेल्सियस है, तो डायवर्जन त्रुटि लगभग 100 डिग्री सेल्सियस है। इसे नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है, क्योंकि शंट त्रुटि की स्थिति और बख्तरबंद थर्मोकपल के प्रकार और व्यास जैसे कारक [2]
डायवर्जन त्रुटि को प्रभावित करने वाले कारक और प्रतिउपाय
डायवर्जन त्रुटियों के प्रभावकारी कारकों को समझना और डायवर्जन त्रुटियों के प्रभाव को कम करने या समाप्त करने के लिए उचित उपाय करना आवश्यक है। नतीजे बताते हैं कि बख्तरबंद थर्मोकपल की शंट त्रुटि उच्च तापमान के कारण होती है।
(1) बख्तरबंद थर्मोकपल व्यास
9 मीटर (एमजीओ इन्सुलेशन) की लंबाई के साथ के-प्रकार के बख्तरबंद थर्मोकपल के लिए, थर्मोकपल का केवल मध्य भाग गरम किया जाता है। प्रायोगिक परिणाम दर्शाते हैं कि डायवर्जन त्रुटि का परिमाण उसके व्यास के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होता है (व्यास इस नियम का अनुपालन करने के लिए बहुत छोटा है), जिसका अर्थ है कि व्यास जितना छोटा होगा, डायवर्जन त्रुटि उतनी ही अधिक होगी।
जब केंद्रीय तापमान 80 डिग्री से अधिक हो जाता है, तो 3.2 मिमी बख्तरबंद थर्मोकपल शंट त्रुटियां उत्पन्न कर सकते हैं। हालाँकि, ф 6.4 मिमी और ф जब 8 मिमी बख्तरबंद थर्मोकपल का मध्य तापमान 900 डिग्री है, तो शंट त्रुटि का अभी तक पता नहीं चला है। लगभग ф 6.4 मिमी (Φ 1.4 मिमी का हॉटलाइन व्यास) और ф 8 मिमी (हीटिंग तार का व्यास ф है एक 2.0 मिमी बख्तरबंद थर्मोकपल एक व्यास उत्पन्न करता है जब मध्य भाग में तापमान 1100 डिग्री ф 8 मिमी बख्तरबंद थर्मोकपल होता है। डायवर्जन त्रुटि केवल ф है 6.4 मिमी का आधा। मान (50%) दो बख्तरबंद थर्मोकपल (1.42/2.02) के तार व्यास के वर्ग के करीब है, साथ ही इलेक्ट्रोड तार व्यास का वर्ग अनुपात है, जो तार इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध अनुपात है इसलिए, डायवर्जन त्रुटियों को कम करने के लिए, बख्तरबंद थर्मोकपल के व्यास का चयन किया जाना चाहिए।

(2) मध्य भाग का तापमान
यदि मध्य भाग में तापमान 800 डिग्री से अधिक हो जाता है, तो डायवर्जन त्रुटि हो सकती है, और तापमान बढ़ने के साथ इसका आकार तेजी से बढ़ जाएगा। इसलिए, मापने वाले सिरे को छोड़कर, अन्य हिस्सों को जितना संभव हो सके 800 डिग्री से ऊपर रखने से बचना चाहिए।
1) मध्य भाग में ताप क्षेत्र की लंबाई और स्थिति
जब ताप क्षेत्र के मध्य में तापमान 800 डिग्री से अधिक होता है, तो ताप क्षेत्र जितना लंबा होता है और यह माप के अंत से जितना दूर होता है, डायवर्जन त्रुटि उतनी ही अधिक होती है। इसलिए, हीटिंग स्ट्रिप की लंबाई यथासंभव कम होनी चाहिए और डायवर्जन त्रुटियों को कम करने के लिए इसे मापने के अंत से गर्म नहीं किया जाना चाहिए।
(3) थर्मोकपल तारों का प्रतिरोध
जब शीथेड थर्मोकपल का व्यास समान होता है, तो थर्मोकपल तार का प्रतिरोध बढ़ने पर शंट त्रुटि बढ़ जाएगी। इसलिए, छोटे प्रतिरोध वाले थर्मोकपल तारों का उपयोग करना बेहतर है। उदाहरण के लिए, के-प्रकार थर्मोकपल की तुलना में, समान व्यास वाले एस-प्रकार के बख्तरबंद थर्मोकपल शंट त्रुटि को 40% तक कम कर देंगे। इसलिए, भट्ठी के तापमान क्षेत्र के वितरण को मापने के लिए एस-प्रकार थर्मोकपल का उपयोग किया जा सकता है, जो महंगा है लेकिन अधिक सटीक है।
(4) इन्सुलेशन प्रतिरोध
उच्च तापमान पर, बढ़ते तापमान के साथ ऑक्साइड की प्रतिरोधकता तेजी से कम हो जाती है। शंट त्रुटि मुख्य रूप से उच्च तापमान वाले घटकों की इन्सुलेशन विशेषताओं पर निर्भर करती है। इन्सुलेशन प्रतिरोध जितना कम होगा, शंट त्रुटि उतनी ही आसान होगी। जब इन्सुलेशन प्रतिरोध 10 गुना बढ़ जाता है या 1/10 तक कम हो जाता है, तो शंट त्रुटि 1/10 या 10 गुना तक कम हो जाएगी। डायवर्जन त्रुटियों को कम करने के लिए, इन्सुलेशन मोटाई बढ़ाने के लिए बख्तरबंद थर्मोकपल का यथासंभव उपयोग किया जाना चाहिए। यदि उपरोक्त उपाय अप्रभावी हैं, तो इकट्ठे थर्मोकपल का उपयोग किया जाना चाहिए।
5. लघु श्रेणी क्रमित संरचनात्मक परिवर्तन (K अवस्था)
K-प्रकार के थर्मोकपल, 250 डिग्री -600 डिग्री के तापमान रेंज में, अपने माइक्रोस्ट्रक्चर में परिवर्तन के कारण छोटी दूरी की क्रमबद्ध संरचना बनाते हैं, जो थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता और त्रुटि को प्रभावित कर सकता है, जिसे K-स्टेट [3] के रूप में जाना जाता है। यह Ni Cr मिश्र धातु का एक अनोखा जाली परिवर्तन है। जब सीआर सामग्री 5-30% की सीमा के भीतर होती है, तो परमाणु जाली में एक क्रमबद्ध विकार संक्रमण होता है। सीआर सामग्री और तापमान में परिवर्तन के कारण त्रुटियां। K-टाइप थर्मोकपल को 300 डिग्री से 800 डिग्री तक गर्म करें और क्षमता मापने के लिए इसे 50 डिग्री के बिंदु पर हटा दें। 450 डिग्री पर, अधिकतम विचलन 4 डिग्री तक पहुँच जाता है, और 350-600 डिग्री की सीमा के भीतर, यह एक सकारात्मक विचलन है। के-स्टेट की उपस्थिति के कारण, के-प्रकार थर्मोकपल के तापमान वृद्धि या शीतलन परीक्षण के परिणाम असंगत हैं। इसलिए, कम लागत वाले थर्मोकपल सत्यापन कार्यक्रम में यह स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट है कि परीक्षण अनुक्रम है: कम तापमान से उच्च तापमान तक बिंदु दर बिंदु तापमान परीक्षण। इसके अलावा, 400 डिग्री परीक्षण बिंदु पर, न केवल गर्मी हस्तांतरण प्रभाव खराब होता है और थर्मल संतुलन हासिल करना मुश्किल होता है, बल्कि यह K राज्य त्रुटि की अधिकतम सीमा के भीतर भी होता है। इसलिए, ध्यानपूर्वक निर्णय लें कि बात योग्य है या नहीं।
नी सीआर मिश्र धातुओं में कम दूरी के आदेशित संरचनात्मक परिवर्तनों की घटना न केवल के-प्रकार में मौजूद है, बल्कि ई-प्रकार थर्मोकपल के सकारात्मक इलेक्ट्रोड में भी मौजूद है। हालाँकि, भिन्नता के रूप में ई-प्रकार थर्मोकपल K-प्रकार का केवल 2/3 है। संक्षेप में, K अवस्था तापमान और समय से संबंधित है, और तापमान वितरण या थर्मोकपल स्थिति बदलने पर विचलन बहुत बदल जाएगा। विचलन की भयावहता का सटीक मूल्यांकन करना कठिन है।