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对于热管法的K型铠装热电偶响应时间测试解析

来源:上海自动化仪表仪表有限企业远东仪表厂编辑:上海自仪表远东仪表厂网址:http://www.shzy4.com
文章附图

       本文通过研究温度传感器响应时间测试方法,结合测试中出现的问题,提出了新型响应时间测试方法———热管法,使用热管法开展响应时间测试,非常终给出了不同封装对响应时间的影响分析。

            裸装温度传感器封装影响分析温度传感器封装结构分为裸装和铠装。对裸装温度传感器而言,敏感元件与被测介质直接接触将会导致器件腐蚀,容易被外界损伤。在相关元件周围增加一层封装,称为铠装封装如图1所示。

           铠装封装对响应时间具有滞后作用,故在此引入了传感器的响应滞后[9]。

        响应时间定义为传感器响应外界刺激产生相应百分比阶跃变化所用的时间,反映了传感器的动态测试性能指标使用基于投入实验法的热管法进行试验,上海自仪表二厂远东仪表厂采用的试验系统由以下部分组成,如图2所示,K型热电偶温度传感器、信号传输系统、采集前端、采集数据系统和显示处理系统。研究用温度传感器根据所测环境和需求确定,所测温度信号通过传输线路输送到采集前端,经过处理后,将由采集系统转化成数字信号输送至计算机终端进行综合处理分析。

          选用如下器件进行试验:K型铠装热电偶作为测温端和试验器件;Keysight34970A数据采集/数据记录仪为数据采集装置;PCI转GPIB接口卡以及GPIB接线构成信号传输和采集装置;HRZ-400热管恒温槽提供2种不同的恒定热环境;计算机作为信号与数据采集的显示和处理终端;数字万用表用以检测试验用导线的通断试验系统如图3所示。

             2.2试验步骤(1)将数据采集系统与K型铠装热电偶相连,将数据采集系统与计算机系统相连;打开热管恒温槽的2个部分,设定不同的温度,待屏幕所示温度无变化1min后完成热管恒温槽预热。(2)将传感器放入热管恒温槽的一个插口内,打开数据采集系统观察输出。

       待输出稳定后(连续30s输出变化不超过0.1℃),记录当前温度输出值为T1,重新进行数据采集同时将传感器探头快速放入另一恒定温度热管恒温槽中,期间数据采集仪连续采集不同时刻的显示输出值,并生成简易试验图像。

          (3)待示数稳定后(连续30s输出变化不超过0.1℃)记录该温度输出值为T2并生成相应的试验数据报告。等待1min后进行反向温度实验,操作同正向温度试验。经过测试的感温探头从热管恒温槽中取出,在常温下自然风冷1h后,再进行回收。

       (4)以上条件不变的情况下,至少进行三轮试验以减小误差。试验完毕后,利用MATLAB对试验数据进行拟合,得到对应曲线函数和总体变化趋势,并验证试验的准确性。

        3实例分析选取不同封装K型铠装热电偶开展响应时间测试,并对其影响响应时间进行分析,选型表如表3所示。

         试验时,部分温度传感器插深较小,感温端无法到达核心温度区;热管恒温槽插口孔径过大,周围缺乏有效的保温措施,而且部分区域与空气存在对流换热,造成部分温度传感器实际显示温度与热管恒温槽设定温度不一致,但仍然存在显著的温度梯度,其变化不影响相关结论的得出。本节通过热管法,针对不同封装的热电偶开展了响应时间测试,测试结果与拟合结果的误差符合检验准则,非常后,在测试结果的基础上给出了不同封装对热电偶响应时间的影响分析。

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