Come controllare un pirometro termoelettrico

Il pirometro termoelettrico è un set composto da da un convertitore termoelettrico (termocoppia), cavi di compensazione e collegamento ad esso collegati e un dispositivo di misurazione di indicazione o registrazione. Pertanto, è possibile utilizzare un millivoltmetro portatile o da pannello o un potenziometro automatico.

Antico pirometro termoelettrico del 1910

Pirometro termoelettrico digitale moderno

Se il millivoltmetro viene utilizzato in condizioni operative, la resistenza elettrica della termocoppia, della compensazione e dei cavi di collegamento entro ± 0,1 ohm deve essere uguale a quella indicata sulla scala del millivoltmetro magnitudine R int.

La resistenza del circuito della termocoppia viene regolata al valore richiesto mediante una bobina di compensazione collegata in serie alla termocoppia.

Il controllo delle letture di un pirometro termoelettrico viene talvolta eseguito in un set completo, senza previa calibrazione della termocoppia inclusa nella sua composizione.In questo caso, la termocoppia collegata al millivoltmetro o al potenziometro automatico viene posta con la termocoppia di riferimento in un forno di calibrazione.

Se la temperatura delle estremità libere della termocoppia è diversa da 0 ° C, quando il circuito del millivoltmetro è aperto, il correttore regola la sua freccia sul segno sulla scala corrispondente alla temperatura delle estremità libere.

Questa operazione non è necessaria se nel gruppo pirometro viene utilizzato un potenziometro o millivoltmetro automatico opportunamente tarato e dotato di dispositivo per la correzione automatica della temperatura delle estremità libere della termocoppia. In questi casi è necessario portare ai morsetti del misuratore dei cavi di compensazione.

Termocoppia

Aumentando gradualmente la corrente nel forno di calibrazione utilizzando una termocoppia di riferimento, le temperature del forno vengono impostate una dopo l'altra di centinaia di gradi, stabilizzando il forno ad ogni temperatura per diversi minuti.

Il valore della temperatura stabilita nel forno è determinato dalla termo-EMF di una termocoppia di riferimento letta da un potenziometro da laboratorio, e contemporaneamente (senza picchiettare) vengono lette le letture del misuratore pirometrico.

Dopo aver raggiunto il limite superiore della scala del dispositivo di misurazione, la temperatura nel forno viene gradualmente ridotta e, in ordine inverso, le letture del dispositivo di misurazione vengono ripetute all'incirca alle stesse temperature nel forno di quando la temperatura viene aumentata.

Per ogni valore della temperatura del forno, trova la lettura media del dispositivo dalle letture man mano che le temperature salgono e scendono.

L'errore nelle letture del pirometro è stabilito come la differenza tra i valori numerici - la lettura media del dispositivo e la temperatura nel forno determinata dal termo-EMF di una termocoppia di riferimento.

La differenza tra le letture dello strumento di misura con temperatura crescente e decrescente nel forno caratterizza il cambiamento delle letture del pirometro.

Questo metodo di controllo delle letture del pirometro termoelettrico non è molto efficiente perché richiede una notevole quantità di tempo per controllare un set. Pertanto, il metodo di calibrazione a freddo di un pirometro termoelettrico è più conveniente. È come segue.

La termocoppia destinata ad essere inclusa nel kit pirometro è preventivamente sottoposta a calibrazione individuale nell'intervallo di temperatura che corrisponde all'intervallo di scala del dispositivo di misurazione e ai valori della sua termo-EMF per le temperature dell'estremità di lavoro corrispondenti alle marcature numeriche determinate sulla scala del dispositivo di misurazione.

Inoltre, se un potenziometro automatico viene utilizzato come dispositivo di misurazione, ai suoi terminali vengono applicate tensioni pari ai valori numerici termo-EMF della termocoppia utilizzando un potenziometro da laboratorio. Le deviazioni delle letture del potenziometro dai numeri della scala sono errori del pirometro in fase di controllo.

Quando si testano pirometri termoelettrici che includono una termocoppia platino-rodio-platino, va notato che la parte della termocoppia che si trova nel forno ad alta temperatura cambia significativamente la sua resistenza elettrica.La quantità di cui il Rin del pirometro cambia di conseguenza può essere determinata mediante calcolo.

La tolleranza di errore strumentale di un pirometro termoelettrico, che è un insieme di termocoppie e un dispositivo di misura, può ovviamente essere facilmente determinata sommando aritmeticamente le tolleranze di ciascuno dei componenti dell'insieme.

Così, ad esempio, per un pirometro costituito da una termocoppia con una tolleranza di errore di calibrazione di ± 0,75% e un misuratore di classe 1,5, la tolleranza sarebbe ± 2,25% del limite superiore di misura del pirometro.

Se un pirometro termoelettrico viene controllato individualmente, l'errore strumentale totale durante la misurazione delle temperature con tale pirometro viene stimato in base ai valori dei possibili errori della termocoppia, dei cavi di compensazione e del dispositivo di misurazione in conformità con la classe di precisione di quest'ultimo.

Nelle letture di un pirometro termoelettrico che utilizza un millivoltmetro come dispositivo di misurazione, può verificarsi un errore sistematico dovuto alla discrepanza tra il valore della resistenza del circuito esterno in condizioni operative e il valore rilevato durante la calibrazione del pirometro.

A questo proposito, è spesso necessario misurare la resistenza del circuito esterno del pirometro con una termocoppia montata in un forno riscaldato.

In questo caso (quando il circuito della termocoppia è collegato al braccio di un tradizionale circuito a ponte di misura della resistenza), oltre alla sorgente di corrente che alimenta il circuito, comparirà nel circuito una seconda sorgente (termocoppia). In questo caso, il normale funzionamento del circuito a ponte sarà disturbato.

Nei pirometri termoelettrici, che includono un potenziometro automatico dotato di scala graduata, la variazione di termo-EMF della termocoppia causata dalle fluttuazioni della temperatura delle sue estremità libere viene corretta automaticamente mediante un dispositivo integrato nel potenziometro.

Per il normale funzionamento di questo dispositivo è necessario solo che le estremità dei fili di compensazione provenienti dalla termocoppia siano collegate direttamente ai terminali del potenziometro.

La stessa regola deve essere osservata quando si installa un pirometro che include un millivoltmetro dotato di un correttore bimetallico che regola l'ago del millivoltmetro quando il circuito della termocoppia è rotto alla tacca della scala corrispondente alla temperatura del millivoltmetro stesso.

Nella pratica delle misurazioni della temperatura industriale, è spesso necessario introdurre una termocoppia in uno spazio con un forte campo elettrico. Queste sono, ad esempio, le condizioni per misurare le temperature dell'acciaio liquido nei forni elettrici ad arco.

Una forte diminuzione delle proprietà di isolamento elettrico dei raccordi ceramici delle termocoppie ad alte temperature porta al fatto che una corrente alternata di frequenza industriale con una tensione che raggiunge in alcuni casi decine di volt penetra nel circuito della termocoppia.

La messa a terra della termocoppia non sempre consente un'adeguata eliminazione dei pickup CA distorcenti. Un mezzo più radicale consiste nell'includere capacità e induttanza nel circuito della termocoppia.