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如何科學(xué)使用熱電偶式測溫設(shè)備近段時(shí)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(fā)生彎折斷裂的現(xiàn)象,這里我想做一個(gè)說明指導(dǎo)廣大客戶如何科學(xué)長久的使用熱電偶式測溫設(shè)備。 一、什么是熱電偶及其工作原理 首先想要準(zhǔn)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(zhàn)不殆。熱電偶就是由兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B首尾連接組成一個(gè)回路,其兩端相互連接時(shí),只要兩結(jié)點(diǎn)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(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢,該電動(dòng)勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”,兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”,產(chǎn)生的電動(dòng)勢則稱為“熱電動(dòng)勢”,熱電偶式的測溫設(shè)備就是利用此“熱電動(dòng)勢”的信號轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。 本產(chǎn)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(dòng)勢較大,靈敏度較高,溫度近似線性和復(fù)制性好,傳熱快,穩(wěn)定性和均勻性較好,價(jià)格便宜等特點(diǎn)。它的正極TP是純銅,負(fù)極TN為銅鎳合金, 通常叫做康銅, 此熱電偶的測量溫區(qū)在-200~350℃。本公司產(chǎn)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(shè)定在-50 ~ +200℃,滿足一般電池測量環(huán)境。本產(chǎn)品測溫最大的特點(diǎn)就是測溫端(T型熱電偶的熱端)直徑極小相當(dāng)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。測溫速度非常快400ms內(nèi)完成測溫過程,穩(wěn)定性較高,在恒溫水域中T型熱電偶采集的數(shù)據(jù)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(jù)T型熱電偶的測溫原理,被測物體的實(shí)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(bǔ)償,這里采用的是溫度傳感器軟件補(bǔ)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(shè)備工作過程中熱源不要靠近機(jī)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(shù)據(jù)波動(dòng)影響測量精度。但是冷端與所處的大環(huán)境溫度沒有關(guān)系,只要保證熱電偶的冷端與熱端都處在同一環(huán)境就可以了。 熱點(diǎn)偶的安裝部位和插入深度要注意以下兩點(diǎn): 1、 為了熱電偶的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換,應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置,盡量避免在電池的電極(極耳)、帶電的金屬、閥門、排風(fēng)口、彎頭及管道設(shè)備死角附近裝設(shè)熱電偶。 2、 帶有保護(hù)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(yīng)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(dāng)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(shí)溫度,換言之,熱電偶不應(yīng)安裝在太靠近閥門通風(fēng)口和電加熱過高(超過熱電偶本身測量極限)的地方,應(yīng)該盡可能的避開強(qiáng)磁場和電場,所以不應(yīng)該把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)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(yán)重氧化、污垢電池爆漿后各類鹽化合物集結(jié),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(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為明顯。所以盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)套管直徑較細(xì)的熱電偶。用熱電偶檢出的溫度波動(dòng)的振幅較被測物體體表溫度波動(dòng)的振幅小,測量滯后越大,熱電偶的振幅就越小,與實(shí)際溫度的差別也就越大。使用中通常采用導(dǎo)熱性能好的材料,管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管,在精密的溫度測量中使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶,熱電偶容易損壞,應(yīng)及時(shí)校正及更換。 四、對于經(jīng)常更換被測電池易導(dǎo)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(dá)到良好的測溫效果。
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(dāng)需要更換被測物體時(shí)使用熱風(fēng)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(hù)熱電偶探頭。
(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(shí)驗(yàn)室常規(guī)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(dá)到良好測溫的效果(此瞬干膠具有良好的熱傳導(dǎo)效應(yīng)); 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(dá)到測溫的效果只是熱傳導(dǎo)速率上要慢一些。
(在電池極耳上滴一滴瞬干膠稍微多一點(diǎn)保證厚度在2mm左右)
(熱電偶探頭貼在瞬干膠上表面不可以摁壓下去)
(在熱電偶上方滴一滴7452固化劑瞬間固化)
(在電池極耳上貼一塊絕緣膠帶再放溫度探頭)
(再貼一塊絕緣膠帶使熱電偶固定) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)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(fēng)槍加熱便可脫落不會(huì)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(huì)使熱電偶扯斷,此時(shí)需要熱電偶點(diǎn)焊機(jī)重新點(diǎn)焊,點(diǎn)焊過程比較簡單平均每個(gè)測溫點(diǎn)點(diǎn)焊時(shí)間為5秒左右。
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