热电偶是常用的测温元件, 在检测过程中, 因为不同金属对于温度所产生的不同形变, 将温度信号转换成电动势信号, 再经过仪表转换成温度信息, 最终让工作者得到温度的值, 属于工业中常用的温度测量仪表。作为一个常规的温度检测装置, 热电偶也需要定期检定, 一般检定周期为半年。在传统的检定过程中, 检定人员将标准电偶和被检电偶连接起来, 手动调整电位差计给上述两者的热电势, 然后将检定数据填入相应的表格, 进行计算, 最终得到被检电偶的真实值。这种传统的检定过程, 繁冗、复杂、用时长, 且精确度低, 经常性的产生人为误差。

当前, 新兴的热电偶自动检测系统广泛应用避免了以上人工检测的诸多问题, 使热电偶检测过程过程更标准、更规范、更智能。但在操作中仍有部分问题出现, 造成热电偶的检定结果的偏差, 我们提炼这些情况, 找出问题出现的情况及原因, 来提高热电偶自动检测系统的检定能力。

自动检测系统是用双极比较法进行热电偶检定, 将被检热电偶与标准热电偶捆绑在一起放入加热炉内, 将它们的冷端放入到冰槽内, 当加热炉的温度达到第一个检定点时, 计算机通过感应装置和标准偶判断加热炉炉温是否已达到检定要求, 其中加热的检定点温度偏差不超过±2℃, 检定过程中加热炉炉温变化不超过0.2℃, 如果炉温不够稳定, 则继续保温。当炉温稳定, 则自动检测系统开始检定, 计算机依次读取冷端电阻阻值、以及各热电偶热电动势, 并送入计算机, 计算机再对结果进行处理、转换, 保存在计算机中。第一个检定点检定完毕后, 继续升温, 又重复上述3、4步, 直到所有检定点检定完毕。将测得数据传回到电脑处理器, 通过系统自动算出热电偶的值。如果冷端并没有放到冰槽里, 而是放在室内, 等同于室温, 则自动检测系统中有一根感应器测出室温, 系统会自动进行温度补偿, 计算后得出热电偶的真实值。

这种情况多是硬件连接的问题, 扫描器与计算机的通讯、通讯设备发生问题、扫描器连接线出现故障、或者是加热炉的问题, 在解决这种问题时, 首先让系统自行进行扫描器通讯的测试, 在软件测试发现问题时, 对扫描器、连接线及通讯设备依次进行检查, 发现无误后, 再检查加热炉的电源是否打开, 判断加热炉是否损坏, 判断时将加热炉供电电源断开, 用万用表测量加热炉电阻, 一般为20欧姆左右, 如果没有20欧姆左右, 说明加热炉烧坏, 如果上述问题都正常, 就打开扫描控制器上盖, 检查20A保险是否正常。

(1) 检查软件问题, 在PID参数被修改后, 系统软件无法达到平衡状态, 因此, 首先要检查PID参数是否被修改。

(2) 检查加热炉是否存在漏电现象, 导致温度不稳定。在加热炉炉温到达1000℃附近时, 控温30分钟, 检测放入加热炉中的各热电偶参考端与保护接地线之间的交流电压, 此数值不应超过100V。如超过, 应检查加热炉的外壳是否已接地。如果外壳确已接地, 电压超过100V, 而且在控温过程中数字表中数字出现明显的随机跳动, 则说明加热炉在高温情况下漏电严重, 不能适用于检定系统。

(3) 附近高频设备或大型设备的使用, 也会出现随机跳字、温度难以控稳的现象, 此时可对数字表进行屏蔽, 或停止设备的使用。

(4) 电源接触不良。在较高的检定下, 因功率较大, 线路产生的平均电流较大, 因此会导致接点发热、打火的现象, 此时会大大影响系统对于输入加热炉实际功率的准确度, 使炉内温度出现频繁不正常波动, 在工作界面会看到功率曲线的上下浮动。出现这样的现象就表示加热炉的电源有接触不良的情况, 需仔细检查加热炉的整个供电回路, 包括开关、接线处及可能发生松动的地方, 将其重新连接。

这种情况多是因为热电偶自身的问题引起的。

(1) 热电偶丝发生形变。热电偶丝发生弯曲、扭折等变形会在热电偶丝中引入应力, 导致材料的热电特性发生改变。对于某些热电偶, 它们的热电极很细而且极软, 容易发生变形, 变形热电偶测量时, 结果会有偏差。所以, 检定前需要检查电偶丝的情况, 把其拉直。

(2) 热电极发生污染现象。如果热电偶丝的表面不光亮, 或者已经发暗变黑, 则表明热电偶丝表面已经发生污染现象, 已经严重氧化, 因此在检定初期, 要对热电偶丝进行检查, 发现污染, 就需要进行清洗, 消除污染。

(3) 热电偶插入深度不合理。在对工业用热电偶的检定规程中对热电偶插入加热炉深度有严格规定, 即热电偶的测量端位置应在检定炉最高温区内, 一般为加热炉的中间位置内, 在反复的操作过程中, 热电偶的位置会发生移动, 插入深度过深或过浅, 加热炉两端未用高铝棉进行封堵, 导致热量流失, 都会导致检定结果的偏差, 因此, 在检定过程中, 要检查热电偶丝的位置, 并检查加热炉的保温情况。

(4) 热电偶参考端温度较高。在检定开始前, 我们将需将参考端置于0℃恒温器内, 使得参考端温度为零, 但有时, 虽然从被检热电偶的参考端接入了补偿导线, 但该线并没有直接放入到恒温器的内部, 而是在靠近端口处, 因此补偿导线温度看似0℃, 但实际却高于0℃, 更接近室温。此外在一些检测室所使用的冰点器玻璃试管太粗, 参考端温度高于零度。热电偶检定时间较长, 参考端温度必然发生变化, 会随着环境温度逐渐升高, 这时, 可以重新调整参考端温度, 配置新的冰水混合物, 将参考端重新置于零点。此外, 利用软件的自动补偿方式, 让软件随时判断参考端温度, 软件将自行进行温度补偿计算, 最终得到真实值。

在工业用热电偶自动检测系统中, 检定者需要对于软件的应用及硬件的连接十分熟练, 对于检定过程中各种发生的情况和现象, 通过多次反复的排查对比, 进行合理分析, 最终得到热电偶的真实情况。随着工业的发展, 热电偶自动检定系统的开发与研制也将进一步升级, 最终达到控制自动化、检定简洁化、结果精准化的检定水准。