热电偶静态测温误差和动态响应模型

热电偶在应用中会出现波动性的误差,在测量中如果采用遮热套和抽气装置可以降低其误差的幅度,经过研究发现,误差的动态相应与抽气速度有关,所以采用带有遮热套和抽气装置的热电偶精度较高。     

热电偶动态响应的带外部输入自回归模型

热电偶测量动态温度受到热电偶自身动态特性的制约和影响。为了评价热电偶的动态特性,建立了一种双气流环境下的热电偶动态响应实验系统,测量热电偶在两种不同温度气流交替激励下的响应。由于激励温度本身也存在测量误差,当用回归方法分析热电偶响应过程时,响应过程构成了一种变量带误差问题。为了获得热电偶动态响应的无偏估计,建立了热电偶动态响应的状态空间方程,用随机扰动与确定性模型结合的方式描述热电偶动态响应过程,采用一种带外部输入自回归模型对响应过程进行辨识。以一种工业中常用的露端式镍铬镍硅热电偶为对象,给出了一个算例。实验和计算结果表明,带外部输入自回归模型适用于双气流环境下热电偶动态响应能力的评价。     

音速热电偶

本文介绍一种用于斯贝航空发动机的新颖测温传感器——音速热电偶。它的特点是响应快,误差小,现已用于机载发动机自动调节系统,在地面气流温度测试中,可用作参考标准热电偶。     

真空热试验温度参考点热响应测试系统设计与实现

在航天器真空热试验的温度测量中应用最广泛的是热电偶测温系统,温度参考点是热电偶测温系统的重要组成部分,对温度测试数据的准确性和航天器产品的安全有很大影响。为了在热试验开机前对参考点铂电阻与热点偶补偿端匹配关系的正确性进行验证,设计了一种可用于真空热试验的热电偶测温参考点热响应测试系统。该系统由加热器以及控制箱组成,可通过LAN网络与上位控制计算机连接实现热响应远程测试。文章通过对参考点装置的热分析以及热响应测试原理分析,给出了系统的硬件结构以及软件设计方案,并在多项航天器真空热试验中投入使用,提高了航天器真空热试验热电偶测温系统的可靠性。     

基于实时时间常数的热电偶动态误差校正

根据热电偶的响应特性 ,利用采样点的温度数据 ,采用在线式实时处理算法 ,能较准确地求解出热电偶使用时刻的时间常数。而且利用相关的算法 ,可较大幅度的减小测量的动态误差 ,并且缩短测量时间。     

高精度热电偶测温电路设计与分析

在工业现场影响热电偶测温精度的因素是多方面的,除热电偶本身误差外,主要是输入通道误差、冷端补偿误差和分度表非线性校正误差;围绕以上3个主要因素,设计了一种可应用于复杂工业环境的高精度热电偶温度测量电路,结合设计方案针对于前两种因素在深入分析误差内在机理基础上给出误差计算公式;针对非线性校正误差提出一种等精度最小二乘拟合校正算法,使用该算法可根据校正精度要求,将测温范围自动划分等精度区间与传统插值法相比,在不增加计算量的前提下大大提高了校正精度;提出的误差计算公式和非线性校正方法,对于高精度热电偶测温电路的设计具有适用性和重要的指导性,经实际应用验证设计方法满足了复杂工业环境下高精度的测温要求。     

基于有限元法的黑体腔高温传感器动态特性分析

基于有限元热分析法,建立了黑体腔三维有限元模型,分析了黑体腔结构参数、热物性参数、黑体腔初始预热温度对黑体腔测温过程中动态特性的影响。研究结果表明：黑体腔结构参数的改变直接影响黑体腔动态测温误差、动态响应时间、腔体发射率,进而影响黑体腔性能。黑体腔动态测温误差随着比热或密度的增大而增大。黑体腔初始预热温度对黑体腔动态测温影响较大,初始预热温度每增加100℃,最大测温误差减小50℃左右,动态响应时间减少5 s左右。     

基于微机处理的热电偶动态误差校正方法研究

本文分析了热电偶的动态误差,介绍了常用的校正方法,根据各自的不足之处,提出了一种基于微机处理的动态误差校正方法,该方法即能缩短测温时间又可以方便地在线实时求解时间常数,基本实现温度的实时检测。     

基于微机处理的热电偶动态误差校正方法研究

本文分析了热电偶的动态误差，介绍了常用的校正方法．根据各自的不足之处，提出了一种基于微机处理的动态误差校正方法．该方法既能缩短测温时间又可以方便地在线实时求解时间常数，基本实现温度的实时检测。     

火焰温度场测试中的传感器动态特性补偿

在进行爆温测试时,爆炸伴随的高温火焰具有变化快、温度高、测试环境恶劣等特点.针对这种特定的测温场合,运用火焰温度源法研究了热电偶传感器在火焰温度场中的动态响应特性.为了减小热电偶的动态测量误差,通过粒子群优化算法(PSO)建立了测试系统的动态补偿滤波器模型.实验表明,这种研究方法有效地改善了热电偶的动态测量误差,对通过爆温测试进行弹丸热毁伤评价有一定的参考价值.     

热丝法炉渣分析仪的智能温度测控系统

炉渣分析仪中温度测控的精度直接影响分析结果,针对传统的温度测控系统温控误差大、升温慢、稳定度差等问题,提出了一种基于铂铑热电偶的智能温度测控方法,采用脉宽调制(PWM:Pulse Width Modulation)的控温模式,使热电偶处于测温和控温的时分复用工作(TDM:Time Division Multiplexing)状态,热电偶既作测温元件,也作控温元件;同时采用了控制精度高、稳定性好的数字比例积分微分(PID:Proportional Integral Differential)控制算法,给出了温度测控电路和温度测控程序。实验结果表明:该温度测控系统温控误差小、升温快、稳定性好,确保了炉渣分析仪的整体性能。     

提高热电偶动态测温精度方法的研究

根据传热理论导出了热电偶的一般数学模型;并通过实验测得热电偶的时间常数,并给出测温系统校正函数;应用离散信号的样条函数插值原理和快速傅立叶变换算法,较好的解决了数字测温系统响应快速性和测量精度之间的矛盾.     

铠装热电偶传递函数参数估计

为了评价铠装热电偶动态特性,针对铠装热电偶测量动态温度过程用集总热容法和复合集总热容法建立了铠装热电偶的传热模型.从所建立模型分析,铠装式热电偶传热过程是保护管、绝缘层和测量接点这3个小时间常数惯性环节的串联,且保护管与绝缘层、绝缘层与测量接点存在接触热阻,产生了两个耦合作用.当保护管时间常数和绝缘层时间常数都比较小时,传递函数可近似为带时滞的惯性环节.建立了基于双槽法的正负温度阶跃实验系统,测量热电偶在正负温度阶跃激励下的输出响应.按照预估延迟时间和预估延迟时间加扰动两种情形,用输出误差自回归滑动平均方法估计了传递函数的参数.结果表明,输出误差自回归滑动平均方法适用于铠装热电偶实验建模和模型的离线辨识.     

一种基于正则参数的表面温度测量方法

由于淬火过程中探头表面传热行为的复杂性，所示直接测量探头表面温度是非常困难的。以探头中心热电偶所测的温度数据为基础，提出了一种基于正则参数的表面温度反演数学模型，并根据特殊情况下的分析解与数值解的比较，获得模型的最佳正则参数，提高了表面温度的测量精度。数值实验表明，探头内热电偶偏离中心位置反而有利于减少反演的计算误差。     

热电偶动态响应测试系统

在大型船舶发动机中,高温环境下其齿轮、轴承等部件的温度是发动机运行中必须监控的数据,对于此类动态温度测量,通常选用动态响应时间短的温度传感器进行测量。为实现温度传感器动态响应时间的准确检测,设计了热电偶动态响应测试系统,以检测热电偶动态响应特性,并对影响系统测量精度的因素进行了分析。实验结果表明:动态响应测试系统性能稳定,测试结果准确可靠。     

基于LXI总线的热电偶采集系统设计与应用验证

针对复杂装备测试时多通道热电偶传感器的高精度高稳定性温度测试需求,设计了一种基于LXI总线的热电偶采集系统,单台设备具有48个测量通道,通过LXI总线可以实现多设备间同步测量,大幅提高了测量效率与测量精度。本系统采用高精度24位模数信号采集与调理技术,电压采集分辨率最小可达到0.032uV、温度采集分辨率达到0.04℃,电压测量精度达到0.05%；设计了一种高精度快速冷端温度补偿模块,可以有效补偿环境温度变化所带来的测量误差,T型热电偶温度测量精度达到0.25℃；集成了多种热电偶传感器电压-温度信号转换与补偿算法,支持J、K、T、E、S、R、B、N型8种热电偶；为有效解决数百通道温度采集面临的多设备同步采集问题,采用了LXI总线架构,多设备间均通过LAN进行数据通讯。为进一步验证所设计系统的性能,通过某计量实验室进行了温度准确度与电压准确度测试,R型热电偶温度测量误差在0.45℃内、S型热电偶温度测量误差在0.6℃内；最后,在某发动机综合测试试验台上进行了K型热电偶实测验证,并通过与NI公司的PXIe-4353模块进行对比测试,验证了所设计的热电偶采集系统具备较高的测量精度,K型热电偶准确度达到了0.5℃。     

基于MEMS的航天器表面新型测温传感器设计与实现

鉴于微机械电子系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS）技术及其在航空航天用传感器设计中的优势,本文根据航天器表面测温的需要,设计了一款新型表面瞬态测温热电偶传感器,重点研究了其线条和热结点图形制作工艺及其优化过程。通过物理试验验证,该型薄膜热电偶比普通热电偶响应时间较短,相对误差较小,满足返回式航天器表面高温的瞬态测温需求。     

改进型灰狼算法在热电偶动态补偿中的应用

为解决热电偶传感器在瞬态温度测试过程中因传感器动态性能不足引入动态误差影响测试精度的问题,提出基于改进型灰狼优化算法的热电偶传感器动态补偿方法.通过改变候选解产生策略和引入动态权重因子,对灰狼优化算法(GWO)进行改进,从而进一步提高了热电偶传感器的时间常数.根据热电偶传感器水浴法校准数据寻优获得补偿系统传递函数,并对实测火焰数据进行实验.实验结果表明,水浴法校准数据经补偿后时间常数由0.0685s提升为0.0147s,动态误差减小了近75%.经IGWO寻优获得的动态补偿系统,可有效地改善热电偶传感器的动态特性,减小热电偶传感器的动态误差.