El termopar se ve afectado por el entorno de medición, la atmósfera, la temperatura de funcionamiento y la contaminación de los materiales aislantes y los materiales del tubo protector durante la medición de temperatura. Después de un período de uso, sus propiedades termoeléctricas cambiarán, especialmente en atmósferas corrosivas y de alta temperatura. Hay varios problemas comunes:
El valor indicado del termómetro es cero;
El valor indicado del termómetro es inestable;
El valor indicado del termómetro es mayor o menor que el valor real;
El cambio de potencial termoeléctrico no es sensible.
1. Problemas y tratamientos
(1). Las posibles razones de la inestabilidad extrema de la fuerza termoelectromotriz del termopar son las siguientes:
A. Mal contacto entre la terminal del termopar y el termodo;
B. Las conexiones del instrumento no son seguras. Hay cortocircuito intermitente, puesta a tierra, desconexión y mala soldadura en el circuito de medición;
C. Las oscilaciones del termopar debido a una instalación suelta o vibración externa hacen que el valor medido sea inestable;
D. Hay líquidos conductores, polvo húmedo y líquidos metálicos dentro de la caja de conexiones del termopar. La caja de conexiones se usa para conectar el termopar y el cable de compensación, y su orificio de salida y su tapa están sellados con juntas para evitar que entre suciedad y afecte la confiabilidad del cableado. Cuando haya contaminantes, el interior de la caja de conexiones del termopar debe limpiarse cuidadosamente y secarse en un horno de secado antes de su uso;
E. El electrodo térmico se oxida durante el uso y los granos de cristal se vuelven más grandes a altas temperaturas. Al mismo tiempo, la tensión de deformación será generada por una fuerza externa. La contaminación y corrosión del electrodo térmico por el medio ambiente afectará la estabilidad del termopar.
(2) . Tratos:
A. Verifique si el contacto entre el terminal y el termodo es firme y confiable, si el tornillo de fijación en el terminal está oxidado, deformado o suelto, y vuelva a fijar el tornillo y el terminal;
B. Use un multímetro para probar la resistencia del bucle y debe cumplir con los requisitos de 15 Ω o especificados. Al mismo tiempo, verifique el termopar, el cable de compensación, elimine el punto de conexión a tierra, suelde o reemplace un nuevo cable de compensación, electrodo térmico y apriete los tornillos de fijación;
C. Tome medidas para reducir las vibraciones, instale el termopar firmemente y la profundidad de inserción del termopar no debe ser inferior a 10 veces el diámetro de la funda protectora. Para el termopar de tubo de protección de metal, la profundidad de inserción debe ser de 15 a 20 veces el diámetro. Para termopar de tubo de protección no metálico, la profundidad de inserción debe ser de 10 a 15 veces el diámetro;
D. Verifique la caja de conexiones, limpie y seque con cuidado.
(3). Después de la inspección, se instala el termopar y el salto de temperatura aún ocurre al medir la temperatura. Puede deberse a la negligencia del personal, y la falla artificial entre el termopar, el cable de compensación y el instrumento de medición de temperatura también puede causar inestabilidad de temperatura. Las razones específicas y los tratamientos son los siguientes:
A. Configuración incorrecta del cable de compensación y el termopar;
B. El termopar es inconsistente con el número de graduación del instrumento de medición de temperatura;
C. Conexión incorrecta del cable de compensación. Si los dos cables de compensación del termopar se invierten, la temperatura saltará a un número negativo y el instrumento no puede reflejar la temperatura real en este momento. El cable de compensación es equivalente a un termopar dentro de un cierto rango de temperatura (0-100 °C), por lo que su corriente también fluye del polo positivo al polo negativo a través del terminal de referencia, por lo que cuando se conecta el termopar, el polo positivo del cable de compensación, el polo negativo debe corresponder a los polos positivo y negativo del termopar. Cuando los polos positivo y negativo se conectan de manera opuesta, no solo no pueden desempeñar un papel de compensación, sino que compensarán parte del potencial termoeléctrico del termopar, por lo que la temperatura indicada del instrumento es baja; al mismo tiempo,
D. El bucle de medición está conectado a tierra y el potencial de tierra adicional está conectado en serie.
2. Motivo del salto de temperatura causado por la adición de un potencial de tierra adicional en serie
La fuerza electromotriz térmica consta de dos partes, una es la fuerza electromotriz de contacto de dos conductores y la otra es la fuerza electromotriz termoeléctrica de un solo conductor.
(1). Fuerza electromotriz de contacto. Cuando los conductores homogéneos de dos materiales diferentes, A y B, están en contacto, debido a que el número de electrones libres por unidad de volumen dentro de los dos es diferente (la densidad de electrones es diferente), la tasa de difusión de electrones en las dos direcciones es diferente. Suponiendo que la densidad de electrones libres del conductor A es mayor que la del conductor B, la cantidad de electrones difundidos del conductor A al conductor B es mayor que la cantidad de electrones difundidos del conductor B al conductor A, por lo que el conductor A pierde electrones y se carga positivamente, y el conductor B obtiene electrones cargados negativamente. Entonces, se forma un campo eléctrico de A a B en la interfaz de contacto entre los conductores A y B. La dirección del campo eléctrico es opuesta a la dirección de difusión, lo que provocará la transferencia de electrones en la dirección opuesta y dificultará la continuación de la difusión; cuando la fuerza de difusión y la fuerza del campo eléctrico se equilibran entre sí, se encuentra en un estado de equilibrio dinámico. En este estado, se genera una diferencia de potencial en el contacto entre los conductores A y B, que se denomina fuerza electromotriz de contacto. Denote por eAB(t).
(2). Fuerza termoeléctrica. Para el conductor A o B, coloque sus dos extremos en diferentes campos de temperatura t, t0 (t > t0). Dentro del conductor, los electrones libres en el extremo caliente tienen mayor energía cinética y se mueven hacia el extremo frío, de modo que el extremo caliente pierde electrones con carga positiva y el extremo frío gana electrones con carga negativa. Campo electrostático en el extremo frío. El campo eléctrico impide que los electrones sigan corriendo del extremo caliente al extremo frío y hace que los electrones se muevan en sentido contrario, alcanzando finalmente un estado de equilibrio dinámico. De esta forma, se genera una diferencia de potencial en ambos extremos del conductor, y la diferencia de potencial se denomina fuerza termoeléctrica, expresada por eA( t, t0 ). El diagrama del circuito del termopar se muestra en la figura 1.
Figura 1
La fuerza electromotriz total del circuito. Los conductores A y B están conectados de extremo a extremo para formar un bucle. Si la densidad electrónica del conductor A es mayor que la del conductor B y la temperatura de las dos uniones no es igual, hay cuatro potenciales en el bucle del termopar, dos fuerzas electromotrices de contacto y dos fuerzas electromotrices termoeléctricas. La fuerza electromotriz total del termopar es EAB ( t，t0 ) = eAB ( t)-eAB ( t0).
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