热电偶的热响应时间

摘 要：温度出现阶段变化时,热电偶的输出变化至相当于该阶段的某个规定百分数所需的时间称为热电偶的响应时间.测量热电偶的热响应时间比较复杂,不同的实验条件会有不同的测量结果,这是因为它受热电偶与周围介质的换热率影响,换热率高,则热响应时间就短.

关 键 词 ：热电偶的结构 尺寸 热惰性 热响应时间

工业用热电偶在温度出现阶段变化时,热电偶的输出变化至相当于该阶段的某个规定百分数所需的时间称为热电偶的响应时间.

热电偶在测量温度时,其插入到被测介质部分包括：保护管、绝缘管、空气隙、热电板等.它们都具有一定的热容量和热传导的电阻,所以当热电偶插入阶段变化的温度场中,热电偶指示的温度不会产生突然的变化,而是按指数规律逐渐上升或下降.这是因为热电偶首先要吸收热量使其温度升高,同时还要通过热传导将热量传递到热电偶的测量端,测量端受热后温度升高,热电偶回路才有热点势产生,仪表才能指示出温度来,这个过程需要一段时间,这就是热电偶的热惰性.由于热惰性的存在,热电偶插入被测介质后,其稳定的温度指示值不能立即指示出来,而是逐渐上升,直到测量端吸热放热达到平衡后,才能具有稳定的温度指示值.在热电偶插入被测介质后到指示值稳定以前的整个不稳定过程中,热电偶的瞬时指示值与稳定后的指示值存在偏差,这个偏差称热电偶动态响应误差.

理论和实践证明,热电偶的热惰性愈小则动态响应速度愈快,动态误差就愈小.所以热响应时间是表示热电偶动态响应快慢的一个重要性指标.

一、影响热电偶响应时间的因素有

1.材料不同,导热性能也不同,如金属保护管比瓷保护导热好,热惰性小,热电偶达到的稳定时间就短、即响应时间短.

2.热电偶的结构、尺寸.热电极、保护管的直径电极、保护管的直径愈粗,惰性愈大；管壁愈厚,惰性也愈大,这样热电偶达到稳定的时间就愈长,即响应时间长.

3.响应时间还随着工作状况的变化而不同,就是说相同结构的热电偶,在不同的热交换条件下,其响应时间是不同的.

二、热电偶的热响应时间测量

测量热电偶的热响应时间比较复杂,不同的实验条件会有不同的测量结果,这是因为它受热电偶与周围介质的换热率影响,换热率高,则热响应时间就短.为了使热电偶产品的热响应时间具有可比性,国家标准规定：热响应时间应在[专用水流实验装置]上进行.由于该装置比较复杂,目前只有少数单位有这套设备,故国家标准规定,允许生产厂家与用户协商,可采用其他实验方法,但所出的数据必须注明实验条件.

由于B型热电偶在室温附近,热点势很小,热效应时间不测出.因此国家标准规定可采用同规格的S型热电偶的热点极组件替换其自身的热点极组件,然后进行实验.

以上是我在工作中总结出的几点对热电偶热响应时间的认识,希望大家共同探讨研究.