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?全面讲解防止热电偶和RTD传感器振动损坏的基础内容

来源:发表时间:2019-06-24


      热电偶的工作原理是塞贝克效应,该效应表明在两个结处连接的两种不同金属在结处产生电动势或EMF。金属对温度变化作出反应,以产生与结点温度差相关的EMF电压。
      pt100传感器功能的基础是电阻随温度升高而增加。用于制造传感器的金属类型影响精度,测量范围,响应时间和对环境压力因素(如振动)的抵抗力。
      热电偶结可以接地或不接地。它们通常覆盖有保护金属,但可以暴露在外以改善响应时间。经常需要接地以防止静电积聚,这可能会对精度产生负面影响。但是,如果热电偶接地到机械或其他电动设备,电路噪声可能会干扰测量。许多不同的金属组合用于构造热电偶。每个都根据温度范围和可接受的测量环境进行分类。包裹在金属中的热电偶相当坚固,平均而言,比RTD更不易受振动影响。
      TD有线绕或薄膜两种类型。线绕传感器非常精确。它们是通过将铜,镍或铂丝缠绕在玻璃或陶瓷芯周围而制成的,电线也是熔化的。玻璃芯传感器可以浸没在大多数液体中而不会受到保护,而带有陶瓷芯的传感器可以为极高的温度测量提供稳定性。铂金是最受欢迎的电线,因为它可在最广泛的温度范围内提供最佳精度。ASTM E1137是定义铂电阻传感器公差的国际标准。它经常被用作选择温度传感器的标准之一,因为根据本说明书制造和测试的RTD提供了更高的可靠性和更好的性能。
      薄膜RTD比绕线RTD提供更多的振动保护。它们是通过在陶瓷基底上沉积钝化铂薄膜而制成的。将电路蚀刻到材料中以产生优选的电阻。这些传感器显示出几乎线性的温度 - 电阻曲线。因此,它们可在宽温度范围内提供高度准确和一致的测量。它们紧凑的尺寸使其具有更快的响应时间和更强的抗热冲击和振动的优势。
在存在振动的情况下对温度测量提出的挑战
      振动会在热电偶和RTD的导线中产生机械应力。热电偶会受到振动疲劳,从而导致绝缘失效和短路。这可以从间歇性高读数中看出,该读数是由于在短路处而不是在路口处进行测量而得到的。绕线式RTD特别容易受到振动损坏。用于缠绕传感器的细铂丝具有15至35微米的典型直径并且非常脆弱。RTD传感器导线损坏或损坏可能导致:
      开路
      嘈杂的信号
      零星的高温测量
      衰减是暴露于振动的热电偶可能发生的另一种故障情况。这是将电线结构改变为电压 - 温度特性不再符合国际标准的过程。去标准的主要问题是温度测量看起来是准确的。随着时间的推移,读数会逐渐变化。在已知温度下测试热电偶是检测去标准的最常用方法。
影响传感器的振动类型
      机器振动在工业过程中很常见。它们可能来自电机,泵或压缩机的运动。造成损坏的倾向与振动的幅度和频率成比例。振幅是施加到产生振动的物体的力。例如,电动机中的旋转速度将有助于振动的幅度。电机旋转越快,幅度越大。频率也是振动严重程度的一个因素。它是机械装置在力的作用下来回移动的速度。机器可以在不同方向上振动,具有不同的幅度和频率。
      声学振动由大量机械系统产生,例如涡轮机和发动机,以及人类的声音和车辆交通。当声学噪声进入结构时,它变成结构振动。声波可以在任何有气流的地方传播; 因此,他们可以来自任何方向。在原声停止后,混响是声音的延续。这是从表面反射的声波的结果。声学特性可以根据它们反射的物体的大小和形状而变化,使得难以预测它们将如何反应。
      流动引起的振动是由流体流动与浸入或输送结构的结构的惯性之间的力的相互作用引起的。流体流动是能够产生机械和结构振动的能量源。在圆柱形结构中,根据相对于汽缸轴线的向内流动的角度,振动被分类为轴向流动或横向流动引起的。
抗振热电偶和RTD
      RTD设计用于在热电偶套管,设有弹簧加载,以维持探头和以静态和振动存在热电偶套管之间的接触。这确保了热电偶套管和探头之间的最佳热传递,并使传感器与振动隔离。PR-21SL RTD可用于双线,三线或四线应用,适用于标准的0.26英寸内径热电偶套管。可调节的自夹紧弹簧允许其用于较短的热电偶套管。
      RTD探头是可弯曲和抗振动的。探头由316不锈钢制成,矿物绝缘电缆允许探头弯曲。PR-31 RTD经过MIL-STD-202G,方法204D,条件A的振动测试,测量范围在-50到500°C之间。它有100和1000Ω两种,可用于2线,3线或4线应用。
      M12M系列热电偶探头可以暴露在外,安装在过程中或热套管中。探头可作为带有Inconel 600护套的K型热电偶或带有304不锈钢护套的J型热电偶。K型的温度范围为-40至1150°C,J型的温度范围为-40至600°C。M12M标配有不接地的接头; 接地连接是可选的。
结论
      为您的应用选择合适的RTD或热电偶将优化性能并防止传感器损坏。热电偶是一种多功能且经济有效的温度测量方法,可提供最佳的抗振动保护。绕线式RTD具有出色的精度和更宽的测量范围,但不具备弹性。薄膜RTD提供高度准确和一致的数据,并提供比绕线RTD更大的抗振性。澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂还为非常严苛的振动环境提供定制设计解决方案。
 

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