热电偶测量回路干扰来源分析
14页1、热电偶测量回路干扰来源分析及抗干扰的措施一、干扰来源分析归纳为两大类:端间干扰和对地干扰。(一)端问干扰:就是由于种种原因在仪表输入端之间出现交流信号而造成对仪表的 干扰,这种干扰又称横向干扰或线间干扰。端间干扰电压的大小,可以用万用表(电压表)在仪表输入端测出,一般情况下端问 干扰电压约在几毫伏到几十毫伏的范围内。(测量时万用表测量端钮不应接地,以免 引进附加的对地干扰造成测量误差)。端问干扰来源1、交变磁场:大功率变压器、交流电动机、强电流导线等周围都有较强的交变磁场, 如果补偿导线在邻近通过就会受到这些交变磁场的影响, 从而在输入回路中感应出交 流电动势,从而形成干扰。2、热电偶焊接在带电体上引进干扰: 在一些特殊要求的测温场合下,需要将热电偶 的工作端焊接到用电流直接加热的金属试样的表面上。由于在金属试样平行于电流方 向的各点上存在电位差,从而引进了端间干扰电压,其值为 U cd,如果试样的截面是CD均匀的,则Ucd=Uab ABUCD引起的干扰电压UAB-试样两端的加热电压CD-热电偶丝焊接点距离AB-试样长度设 Uab=5 伏,AB=100 mm, CD=1mm,则 UCe
2、=5X 103X 1/100=50mV3、日常大量遇到的端问干扰信号,是由于有干扰电流通过热电偶及其连接导线或仪 表测量系统串接的阻抗所产生的电压降而造成的。(二)对地干扰:是指干扰电压出现于仪表输入端的一端(正端或负端)对地之间的 交流信号,这种干扰又称为纵向干扰。现场的对地干扰电压的大小,可用万用表(电 压表)跨接于仪表输入的一端(正端或负端)与地之间测量,一般情况下对地干扰电 压大多在几伏到几十伏的范围内。对地干扰的来源:1、高温漏电产生的干扰使用氧化铝或瓷质保护套管的热电偶测量电炉炉膛温度,在高温时人体碰触到热电偶接头的金属或热电偶丝, 会有触电的感觉,如果用试电笔 测量式泡会暗暗发亮,测量热电偶对地之间的电压,可达几十伏的交流电压。这种现 象一般在700c以上出现,温度愈高,测出的温度也愈高。这说明有些绝缘材料常温时是良好的绝缘体,但随着温度的升高,其绝缘性能逐渐下降,甚至有些绝缘体在高 温时会变成导电体,所有的耐火砖,用氧化铝制成的热电偶保护管和热电极绝缘管都 具有这种性质。不同材料耐火砖的比电阻与温度关系产品名称主要成分比电阻(欧母/厘米3)常温1000 c1200 c1
3、400C1500 c(氧化铝石专)AI2O3 65 95%133X10617200610022001100(耐火粘土 砖)Al 2O330%,SiO265%137X 1061080041601420890氧化镁传MgO85% 左右6137X 10708000193000224002500这些材料在常温时电阻是很高的,但随着温度升高,其绝缘性迅速降低。2、地电流干扰附近大功率用电设备绝缘性能不良, 对地就会有漏电流产生,或者利用大地作为一 条输电线,以及配电系统三相不平衡等都有是产生地电流的原因。 如果输入回路中有 两个不同的接地点,例如补偿导线自由端直接接地,而热电偶工作端又与金属保护管 接触成第二个接地点,这样由于 a点和b点电位不相等,就会出现干扰电流i干,i干 流经补偿导线电阻R2,在R2上的电压降就会转化成端间干扰电压。R2一a_3、高压电场干扰如果补偿导线靠近高压导线平等敷设,在高压电场的作用下,将有电流 i干通过高 压导线和补偿导线之间的分布容经过仪表输入端的接地电容 (或分布电容)至地,这 样i干在R上的电压降就会转化成端间干扰电压。(三)直流干扰以上所谈的都是人们熟知的
4、交流干扰。同样如果有外加的直流电流出现在测量系统, 也会影响仪表的正常工作。产生直流干扰的原因大致如下:1、附加热电势从热电偶的测量原理可知,凡是两种不同的金属连接在一起,构成闭合回路且在 它们的连接点处于不同温度下会产生热电势。如果热电偶或补偿导线的正负极接头, 当温度不一致时,就会出现附加热电势。热端、冷端热电偶回路12、化学电势凡是两种不同的金属浸入盐类、 碱类或酸类的水溶液中,在两种金属导体之间会出 现电势,称为化学电势。补偿导线是由两种不同金属材料组成的。 如果它浸润了上述 溶液或其它电解液时便会产生化学电势而形成干扰。3、热电偶与高压直流电源接触当热电偶焊接在带有高压直流电的金属物体上测量温度时,由于高压直流电源与 仪表的测量系统之间存在漏电阻,这样就会有漏电流经过测量系统而形成干扰。仪 表二、抗干扰的措施(一)抗端间干扰的措施1、信号线远离干扰源电磁感应耦合是端问干扰的主要来源,仪表的输入信号线(补偿导线)应远离干 扰源。(在大功率的交流电动机、电磁接触器、变压器和载有强电流的导线附近不应 敷设补偿导线,更不允许将信号线、补偿导线和动力线穿在同一金属管内) 2、信号线相互
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