一种多线制热电偶及防止热电偶电荷堆积的方法

文档序号:9748737
一种多线制热电偶及防止热电偶电荷堆积的方法
【技术领域】
[0001] 本发明温度计量技术领域,具体涉及一种预防电荷堆积方法与多线制热电偶。
【背景技术】
[0002] 热电偶是一种感温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号。目 前工业环境中,大量使用热响应较快、结构简单的热电偶温度计。
[0003] 热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量 温度。然而在振动工作环境下,热电偶工作一段时间后,会出现显著的测温偏差现象;热电 势映射温度过程,仿佛出现了某种错误。
[0004] 为了让温度能够得到准确显示,现场维护人员不得不对测温偏差热电偶及时进行 更换。当这种现象频繁发生后,既影响生产效率,也增加维护工作量。
[0005] 为此,收集了已经产生测温偏差后,被替换下来的废旧热电偶,在实验室对样品逐 支实验室解析,力图查明造成偏差的错误机理。
[0006] 表1废旧热电偶样品解析结果表
[0007]
[0008] 从样品解析结果中,探明三点原因:
[0009] 1、从应用环境上分析,热电偶测温作为成熟技术,表现一直优异,然而在振动工作 环境中,则普遍出现测温偏差现象,表明振动工况与偏差之间具有相关性。
[0010] 2、热电偶出现测温偏差现象,主要表现在热电偶工作一段时间后,温度显示值:① 会大幅高于实际温度值,或②大幅低于实际温度值,以及③显示温度值忽上忽下波动,这三 种情况;呈现受外界突发干扰现象。
[0011] 3、从实验解析结果分析,收集更换下来的废旧热电偶,实验室解析其工作特性指 标大部分依然优良(见上表),表明即使发生了测温偏差现象,也可随后自行恢复,并没有发 生根本性破损。
[0012] 进一步解剖发现,通常为了缩短热电偶测温响应时间,特别制作成铠装式纤细型 外形,测温杆外径大致在0 2~3.5mm之间,要求铠装金属壳体、中间充填MgO绝缘层、内部偶 丝都非常纤细。因而可以视作弹性体,跟随振动允许一定程度的绕曲,当充填物MgO绝缘层 在反复揉挤下,易出现脆性细微裂隙,逐渐降低、甚至丧失绝缘性能。
[0013] 众所周知,振动带来物体间相互摩擦,会产生摩擦电荷,而摩擦存在于如偶丝与绝 缘层之间、绝缘层与铠装壳体之间,铠装壳体与机械设备之间,机械设备与连接件之 间……,多样性摩擦电荷混合在一起称为干扰电荷,随着干扰电荷纷纷沿MgO绝缘层裂隙趁 虚而入,导致干扰电荷直接叠加在热电偶测温元件上的事件发生。
[0014] 简言之,热电偶温度计在振动工况中,一方面受反复挤压绝缘层会逐渐出现细微 裂隙,另一方面振动也会导致物体间相互摩擦,产生干扰电荷;当干扰电荷无处泄放,增多 并堆积后,势必推高静电势能;足够强大的电势场一旦穿越裂隙,施加在热电偶一侧或双侧 热电极上,对测温热电势造成叠加影响,形成信号干扰源,后续的二次显示仪表又根本无法 区分,将发生巨大的检测值偏差恶果。

【发明内容】

[0015] 有鉴于此,本发明的目的之一是提供一种多线制热电偶,本发明的目的之二是提 供一种防止热电偶电荷堆积的方法。
[0016] 本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的,一种多线制热电偶,包括一端 连接在一起的多个正热电极和多个负热电极,其中一个正热电极和其中一个负热电极组成 工作对,选择剩余的正热电极或负热电极中的一个接地,其余热电极悬空。
[0017] 进一步,还包括套设于热电偶测温杆上的避震器,所述避震器包括具有开口端的 套筒大套、具有开口端的套筒小套和螺旋弹簧,所述螺旋弹簧放置在套筒腔体内,所述套筒 小套与大套间可随伸缩发生滑动。
[0018] 进一步,所述螺旋弹簧为多股螺旋弹簧,所述多股螺旋弹簧由多股细丝绞织成一 根粗弹簧丝,再螺旋绕制而成。
[0019] 进一步,所述热电偶还包括放电梳,所述放电梳包括套设于热电偶测温杆上的环 状壳体和设置于环状壳体上的放电针。
[0020] 本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的,一种防止热电偶电荷堆积的方 法,在一个正热电极、一个负热电极的基础上增加多个热电极,将其中一个热电极的一端接 地,另一端与正、负热电极的结点连接。
[0021] 进一步,在热电偶测温杆上设置用以吸收振动能量减少物体间摩擦强度的避震 器。
[0022] 进一步,在热电偶测温杆上设置用以将物体将表面电荷进行远端迀移的放电梳。
[0023] 由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
[0024]在本发明中,通过设置多股正A、负B热电极,利用其中的一条非工作线路,作为中 点接地泄放极,建立干扰电荷释放通路,及时释放偏载堆积电荷,确保任何时候工作热电极 A和B两侧正负电荷量保持平衡。
[0025] 本发明通过设置避震器,减少振动摩擦形成的干扰电荷量;通过设置放电梳将电 荷转移聚集地,防止表面电荷无处可去流窜作用到热电极上,实现电荷迀移功能(尖端聚 电),随后通过尖端向空气进行放电,实现电荷释放功能(尖端放电)
[0026] 本发明通过及时泄放和迀移电荷,达到最大限度地防范电荷"堆积"于测温元件 上,同时借助避震减少摩擦电荷发生量,多渠道消除干扰电荷对测温热电势的干扰。
【附图说明】
[0027] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述,其中:
[0028]图1为二线制热电偶工作原理图;
[0029]图2为多线制热电偶工作原理图;
[0030]图3为多线制热电偶抗电荷干扰原理示意图;
[0031]图4为多线制热电偶的结构图;
[0032] 图5为一体式避震器与放电梳的结构示意图;
[0033] 图6为一体式避震器与放电梳的分解示意图;
[0034]图7为多股螺旋弹簧图。
【具体实施方式】
[0035]以下将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述;应当理解,优选实施例 仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
[0036]如图1所示,二线制热电偶工作原理图,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback) 效应,将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,其两端相互连接时,只要两结点处的 温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为T0,称为自由端(也称参考端)或 冷端,回路中将产生一个电动势。
[0037] 该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。两种导体组成的回路 称为热电偶,这两种导体称为热电极,产生的电动势则称为热电动势。
[0038] 热电动势由两部分电动势组成,一部分是两种导体的接触电动势,另一部分是单 一导体的温差电动势。
[0039]热电偶回路中热电动势的大小,当热电极材料A和B固定后,即接触电动势一定,则 只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度相关,而与热电偶的形状尺寸无关。热电动势 表达成两接点温度T和T0的函数差。
[0040] 如图2所示,多线制热电偶工作原理图,基于此,本发明提供一种多线制热电偶,包 括一端连接在一起的多个正热电极(以下简称正A偶丝或正热电极A)和多个负热电极(以下 简称负B偶丝或负热电极B),其中一个正热电极和其中一个负热电极组成工作对,选择剩余 的正热电极或负热电极中的一个接地,其余热电极悬空。
[0041] 在本实施例中,多线制热电偶具有多股正A、负B偶丝,利用其中的一条非工作线, 作为中点接地泄放极;建立干扰电荷释放通路,及时释放偏载堆积电荷,确保任何时候工作 热电极A和B两侧正负电荷量保持平衡。
[0042] 实施过程中,如对地电流释放通路采用双线式,即同时选择热电极材料A和B两种。 针对K型热电偶正热电极A(镍铬),负极B(镍硅),双线对地电流释放通路选用材质A(镍铬)、 B(镍硅)时,先将A-A、以及B-B两同质偶丝分别连接
再多了解一些
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