So überprüfen Sie ein thermoelektrisches Pyrometer
Das thermoelektrische Pyrometer ist ein Set bestehend aus aus einem thermoelektrischen Wandler (Thermoelement), daran angeschlossene Ausgleichs- und Verbindungsdrähte und ein anzeigendes oder aufzeichnendes Messgerät. Daher kann entweder ein tragbares Millivoltmeter, ein Panel-Millivoltmeter oder ein automatisches Potentiometer verwendet werden.
Antikes thermoelektrisches Pyrometer von 1910
Modernes digitales thermoelektrisches Pyrometer
Wenn das Millivoltmeter unter Betriebsbedingungen verwendet wird, muss der elektrische Widerstand des Thermoelements, der Kompensations- und Anschlussdrähte mit einer Genauigkeit von ± 0,1 Ohm dem auf der Skala des Millivoltmeters angegebenen Wert entsprechen Magnitude R int.
Der Stromkreiswiderstand des Thermoelements wird durch eine in Reihe mit dem Thermoelement geschaltete Kompensationsspule auf den erforderlichen Wert eingestellt.
Die Überprüfung der Messwerte eines thermoelektrischen Pyrometers erfolgt manchmal im kompletten Set, ohne vorherige Kalibrierung des in seiner Zusammensetzung enthaltenen Thermoelements.Dabei wird das an das Millivoltmeter oder Automatikpotentiometer angeschlossene Thermoelement mit dem Referenzthermoelement in einen Kalibrierofen gelegt.
Wenn die Temperatur der freien Enden des Thermoelements von 0 ° C abweicht, richtet der Korrektor bei geöffnetem Stromkreis des Millivoltmeters seinen Pfeil auf die Markierung auf der Skala aus, die der Temperatur der freien Enden entspricht.
Dieser Vorgang ist nicht erforderlich, wenn im Pyrometersatz ein entsprechend kalibriertes automatisches Potentiometer oder Millivoltmeter mit einer Vorrichtung zur automatischen Korrektur der Temperatur der freien Enden des Thermoelements verwendet wird. In diesen Fällen müssen Ausgleichsleitungen an die Klemmen des Messgerätes herangeführt werden.
Thermoelement
Durch schrittweises Erhöhen des Stroms im Kalibrierungsofen mithilfe eines Referenzthermoelements werden die Ofentemperaturen nacheinander auf mehrere Hundert Grad eingestellt und der Ofen mehrere Minuten lang bei jeder Temperatur stabilisiert.
Der im Ofen eingestellte Temperaturwert wird durch die Thermo-EMK eines Referenzthermoelements bestimmt, die von einem Laborpotentiometer abgelesen wird, und gleichzeitig (ohne Antippen) werden die Messwerte des pyrometrischen Messgeräts abgelesen.
Nach Erreichen der Obergrenze der Skala des Messgerätes wird die Temperatur im Ofen schrittweise gesenkt und in umgekehrter Reihenfolge wiederholen sich die Messwerte des Messgerätes bei annähernd gleichen Temperaturen im Ofen wie bei einer Temperaturerhöhung.
Ermitteln Sie für jeden Wert der Ofentemperatur den durchschnittlichen Messwert des Geräts anhand der Messwerte bei steigenden und fallenden Temperaturen.
Der Fehler in den Messwerten des Pyrometers wird als Differenz zwischen den numerischen Werten ermittelt – dem durchschnittlichen Messwert des Geräts und der Temperatur im Ofen, die durch die Thermo-EMK eines Referenzthermoelements bestimmt wird.
Der Unterschied zwischen den Messwerten des Messgeräts bei steigender und fallender Temperatur im Ofen charakterisiert die Veränderung der Messwerte des Pyrometers.
Diese Methode zur Überprüfung der Messwerte thermoelektrischer Pyrometer ist nicht sehr effizient, da die Überprüfung eines Satzes viel Zeit in Anspruch nimmt. Daher ist die Kaltkalibrierungsmethode eines thermoelektrischen Pyrometers praktischer. Es ist wie folgt.
Das Thermoelement, das in den Pyrometerbausatz aufgenommen werden soll, wird zuvor einer individuellen Kalibrierung in dem Temperaturbereich unterzogen, der dem Skalenbereich des Messgeräts und den Werten seiner Thermo-EMK für die entsprechenden Temperaturen des Arbeitsendes entspricht zu den ermittelten Ziffernmarkierungen auf der Skala des Messgerätes.
Wenn außerdem ein automatisches Potentiometer als Messgerät verwendet wird, werden mit einem Laborpotentiometer an seine Anschlüsse Spannungen angelegt, die den Thermo-EMF-Zahlenwerten des Thermoelements entsprechen. Abweichungen der Potentiometerwerte von den Skalenzahlen sind Fehler des zu prüfenden Pyrometers.
Beim Testen thermoelektrischer Pyrometer, die ein Platin-Rhodium-Platin-Thermoelement enthalten, ist zu beachten, dass der Teil des Thermoelements, der sich im Ofen bei hoher Temperatur befindet, seinen elektrischen Widerstand erheblich ändert.Der Betrag, um den sich dadurch der Rin des Pyrometers ändert, lässt sich rechnerisch ermitteln.
Die instrumentelle Fehlertoleranz eines thermoelektrischen Pyrometers, bei dem es sich um einen Satz Thermoelemente und ein Messgerät handelt, kann offensichtlich leicht durch arithmetische Summierung der Toleranzen aller Komponenten des Satzes bestimmt werden.
So würde beispielsweise bei einem Pyrometer, das aus einem Thermoelement mit einer Kalibrierfehlertoleranz von ± 0,75 % und einem Messgerät der Klasse 1,5 besteht, die Toleranz ± 2,25 % der oberen Messgrenze des Pyrometers betragen.
Wird ein thermoelektrisches Pyrometer einzeln überprüft, so wird der gesamte Gerätefehler bei der Temperaturmessung mit einem solchen Pyrometer anhand der Werte möglicher Fehler des Thermoelements, der Kompensationsdrähte und des Messgeräts entsprechend der Genauigkeitsklasse abgeschätzt Letzteres.
Bei den Messwerten eines thermoelektrischen Pyrometers mit einem Millivoltmeter als Messgerät kann aufgrund der Diskrepanz zwischen dem Widerstandswert des externen Stromkreises unter Betriebsbedingungen und dem bei der Kalibrierung des Pyrometers ermittelten Wert ein systematischer Fehler auftreten.
In diesem Zusammenhang ist es häufig erforderlich, den Widerstand des externen Stromkreises des Pyrometers mit einem Thermoelement zu messen, das in einem beheizten Ofen montiert ist.
In diesem Fall (wenn der Thermoelementkreis mit dem Zweig einer herkömmlichen Widerstandsmessbrückenschaltung verbunden ist) erscheint zusätzlich zu der Stromquelle, die den Stromkreis speist, eine zweite Quelle (Thermoelement) im Stromkreis. In diesem Fall wird der normale Betrieb der Brückenschaltung gestört.
Bei thermoelektrischen Pyrometern, die über ein automatisches Potentiometer mit Skala verfügen, wird die durch Temperaturschwankungen an seinen freien Enden verursachte Änderung der Thermo-EMK des Thermoelements automatisch durch eine im Potentiometer eingebaute Vorrichtung korrigiert.
Für den normalen Betrieb dieses Geräts ist es lediglich erforderlich, dass die Enden der Kompensationsdrähte des Thermoelements direkt mit den Anschlüssen des Potentiometers verbunden sind.
Die gleiche Regel muss bei der Installation eines Pyrometers beachtet werden, das ein Millivoltmeter mit einem Bimetallkorrektor enthält, der die Nadel des Millivoltmeters bei Unterbrechung des Thermoelementkreises auf die Skalenmarkierung einstellt, die der Temperatur des Millivoltmeters selbst entspricht.
Bei industriellen Temperaturmessungen ist es häufig erforderlich, ein Thermoelement in einen Raum mit einem starken elektrischen Feld einzuführen. Dies sind beispielsweise die Bedingungen für die Messung der Temperaturen von flüssigem Stahl in Elektrolichtbogenöfen.
Eine starke Abnahme der elektrischen Isoliereigenschaften von Keramikarmaturen von Thermoelementen bei hohen Temperaturen führt dazu, dass ein Wechselstrom industrieller Frequenz mit einer Spannung von teilweise mehreren zehn Volt in den Stromkreis des Thermoelements eindringt.
Die Erdung des Thermoelements ermöglicht nicht immer die ordnungsgemäße Beseitigung verzerrender Wechselstromaufnehmer. Ein radikaleres Mittel besteht darin, Kapazität und Induktivität in den Thermoelementkreis einzubeziehen.