Hoe een thermo-elektrische pyrometer te controleren

De thermo-elektrische pyrometer is een set die bestaat uit van een thermo-elektrische omvormer (thermokoppel), daarop aangesloten compensatie- en aansluitdraden en een aanwijzende of registrerende meetinrichting. Als zodanig kan een draagbare of paneel millivoltmeter of een automatische potentiometer worden gebruikt.

Antieke thermo-elektrische pyrometer uit 1910

Moderne digitale thermo-elektrische pyrometer

Als de millivoltmeter onder bedrijfsomstandigheden wordt gebruikt, moet de elektrische weerstand van het thermokoppel, de compensatie en de aansluitdraden tot op ± 0,1 ohm gelijk zijn aan die aangegeven op de schaal van de millivoltmeter magnitude R int.

De circuitweerstand van het thermokoppel wordt op de gewenste waarde gebracht door middel van een compensatiespoel die in serie is geschakeld met het thermokoppel.

Het controleren van de meetwaarden van een thermo-elektrische pyrometer wordt soms in een complete set uitgevoerd, zonder voorafgaande kalibratie van het thermokoppel dat deel uitmaakt van de samenstelling.In dit geval wordt het thermokoppel dat is aangesloten op de millivoltmeter of automatische potentiometer samen met het referentiethermokoppel in een kalibratieoven geplaatst.

Als de temperatuur van de vrije uiteinden van het thermokoppel verschilt van 0 ° C, dan past de corrector, wanneer het circuit van de millivoltmeter open is, zijn pijl aan op de markering op de schaal die overeenkomt met de temperatuur van de vrije uiteinden.

Deze handeling is niet nodig als in de pyrometerset een correct gekalibreerde automatische potentiometer of millivoltmeter wordt gebruikt die is uitgerust met een apparaat voor automatische correctie van de temperatuur van de vrije uiteinden van het thermokoppel. In deze gevallen moeten compensatiedraden naar de klemmen van het meetapparaat worden geleid.

Thermokoppel

Door de stroom in de kalibratieoven geleidelijk te verhogen met behulp van een referentiethermokoppel, worden de oventemperaturen honderden graden na elkaar ingesteld, waardoor de oven gedurende enkele minuten op elke temperatuur wordt gestabiliseerd.

De waarde van de temperatuur die in de oven wordt vastgesteld, wordt bepaald door de thermo-EMF van een referentiethermokoppel, gelezen door een laboratoriumpotentiometer, en tegelijkertijd (zonder tikken) worden de waarden van het pyrometrische meetapparaat gelezen.

Na het bereiken van de bovengrens van de schaal van de meetinrichting wordt de temperatuur in de oven geleidelijk verlaagd en in omgekeerde volgorde worden de aflezingen van de meetinrichting herhaald bij ongeveer dezelfde temperaturen in de oven als bij het verhogen van de temperatuur.

Zoek voor elke waarde van de oventemperatuur de gemiddelde aflezing van het apparaat uit de aflezingen naarmate de temperatuur stijgt en daalt.

De fout in de aflezingen van de pyrometer wordt vastgesteld als het verschil tussen de numerieke waarden - de gemiddelde aflezing van het apparaat en de temperatuur in de oven bepaald door de thermo-EMF van een referentie-thermokoppel.

Het verschil tussen de aflezingen van het meetinstrument met stijgende en dalende temperatuur in de oven kenmerkt de verandering in de aflezingen van de pyrometer.

Deze methode voor het controleren van thermo-elektrische pyrometeraflezingen is niet erg efficiënt omdat het een aanzienlijke hoeveelheid tijd kost om één set te controleren. Daarom is de koude kalibratiemethode van een thermo-elektrische pyrometer handiger. Het is als volgt.

Het thermokoppel dat bedoeld is om in de pyrometerkit te worden opgenomen, is vooraf onderworpen aan individuele kalibratie in het temperatuurbereik dat overeenkomt met het schaalbereik van het meetapparaat en de waarden van zijn thermo-EMF voor de temperaturen van het overeenkomstige werkeinde op de vastgestelde numerieke markeringen op de schaal van het meetinstrument.

Ook als een automatische potentiometer als meetinstrument wordt gebruikt, worden spanningen die gelijk zijn aan de thermo-EMF numerieke waarden van het thermokoppel op de aansluitingen toegepast met behulp van een laboratoriumpotentiometer. Afwijkingen van de potentiometeraflezingen van de schaalnummers zijn fouten van de pyrometer die wordt gecontroleerd.

Bij het testen van thermo-elektrische pyrometers die een platina-rhodium-platina thermokoppel bevatten, moet worden opgemerkt dat het deel van het thermokoppel dat zich bij hoge temperatuur in de oven bevindt, de elektrische weerstand aanzienlijk verandert.Hoeveel de Rin van de pyrometer daardoor verandert, kan door berekening worden bepaald.

De instrumentele fouttolerantie van een thermo-elektrische pyrometer, die een set thermokoppels en een meetapparaat is, kan uiteraard eenvoudig worden bepaald door de toleranties van elk van de componenten van de set rekenkundig op te tellen.

Dus voor een pyrometer bestaande uit een thermokoppel met een tolerantie van kalibratiefout van ± 0,75% en een meter van klasse 1,5 zou de tolerantie dus ± 2,25% van de bovenste meetgrens van de pyrometer zijn.

Als een thermo-elektrische pyrometer individueel wordt gecontroleerd, dan wordt de totale instrumentele fout bij het meten van temperaturen met een dergelijke pyrometer geschat op basis van de waarden van mogelijke fouten van het thermokoppel, compensatiedraden en het meetapparaat in overeenstemming met de nauwkeurigheidsklasse van het laatste.

Bij de metingen van een thermo-elektrische pyrometer die een millivoltmeter als meetinstrument gebruikt, kan een systematische fout optreden als gevolg van de discrepantie tussen de waarde van de weerstand van het externe circuit onder bedrijfsomstandigheden en de waarde genomen tijdens de kalibratie van de pyrometer.

In dit verband is het vaak nodig om de weerstand van het externe circuit van de pyrometer te meten met een thermokoppel dat in een verwarmde oven is gemonteerd.

In dit geval (wanneer het thermokoppelcircuit is aangesloten op de arm van een conventioneel weerstandsmeetbrugcircuit), zal naast de stroombron die het circuit voedt, een tweede bron (thermokoppel) in het circuit verschijnen. In dit geval zal de normale werking van het brugcircuit worden verstoord.

In thermo-elektrische pyrometers, die een automatische potentiometer bevatten die is uitgerust met een schaalverdeling, wordt de verandering in thermo-EMF van het thermokoppel veroorzaakt door schommelingen in de temperatuur van de vrije uiteinden automatisch gecorrigeerd door middel van een apparaat dat in de potentiometer is ingebouwd.

Voor de normale werking van dit apparaat is het alleen nodig dat de uiteinden van de compensatiedraden van het thermokoppel rechtstreeks worden aangesloten op de klemmen van de potentiometer.

Dezelfde regel moet worden nageleefd bij het installeren van een pyrometer met een millivoltmeter die is uitgerust met een bimetalen corrector die de naald van de millivoltmeter aanpast wanneer het thermokoppelcircuit is verbroken tot de schaalmarkering die overeenkomt met de temperatuur van de millivoltmeter zelf.

In de praktijk van industriële temperatuurmetingen is het vaak nodig om een ​​thermokoppel te introduceren in een ruimte met een sterk elektrisch veld. Dit zijn bijvoorbeeld de voorwaarden voor het meten van de temperaturen van vloeibaar staal in vlamboogovens.

Een sterke afname van de elektrisch isolerende eigenschappen van keramische fittingen van thermokoppels bij hoge temperaturen leidt ertoe dat een wisselstroom van industriële frequentie met een spanning die in sommige gevallen tientallen volt bereikt, doordringt in het circuit van het thermokoppel.

Het aarden van het thermokoppel zorgt niet altijd voor een juiste eliminatie van vervormende AC-elementen. Een meer radicale manier is om capaciteit en inductantie in het thermokoppelcircuit op te nemen.