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硅鉬棒實驗電爐的溫度系統(tǒng)誤差影響因素
硅鉬棒實驗電爐是高校實驗室、研究部門常用的設備，對于科研有著重要的作用。在實際使用中，由于使用年限的原因，硅鉬棒實驗電爐溫度系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的誤差，需要及時進行溫度系統(tǒng)的誤差分析，進行爐溫的標定，定時更換老化的熱電偶，以保證實驗電爐設備正常使用。本文就分析常見的導致實驗電爐溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的原因。
首先簡要介紹硅鉬棒實驗電爐溫度控制的工作原理。硅鉬棒實驗爐主要是由爐體和電爐溫控制系統(tǒng)兩部分組成，單相硅鉬棒爐，采用的是交流調壓系統(tǒng)對爐溫進行控制。它采用移相觸發(fā)電路，通過改變晶閘管導通角的大小來調節(jié)輸出功率，達到控制電爐溫度的目的。它的前級配用溫度指示調節(jié)儀表，檢測端配有B型熱電偶，能對電爐的溫度進行測量、指示及自動控制。爐體內有硅鉬棒(發(fā)熱元件)和熱電偶(感溫元件)，熱電偶輸出的毫伏值通過PID調節(jié)器，與電路中的電壓負反饋信號反相疊加，疊加后的信號大小控制著充放電電容充放電的速度，從而改變了可控硅觸發(fā)信號的大小。當輸出電流增大時，負反饋信號也增大，則可控硅的觸發(fā)信號減小，使輸出電流減小，反之亦然，從而增加了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
由上述工作原理可以看出，硅鉬棒實驗電爐溫度誤差主要是由熱電偶和溫度指示調節(jié)儀表產(chǎn)生的。
一、傳感器產(chǎn)生的誤差
熱電偶是根據(jù)塞貝克(Seebaek)效應來測量溫度的。熱電偶產(chǎn)生誤差的主要因素有：
1、熱電偶不穩(wěn)定性的影響，不穩(wěn)定性就是指熱電偶的分度值隨使用時間和使用條件的不同而引起的變化。大多數(shù)情況下，它可能是不準確性的主要原因。影響不穩(wěn)定性的因素有：熱電極在高溫下?lián)]發(fā)、氧化、還原、脆化、結晶、玷污等。
2、不均勻性的影響，一般來說熱電偶若是由均質導體制成的，則其熱電勢只與兩端的溫度有關，若熱電極材料不是均勻的，且熱電極又處于溫度梯度場中，則熱電偶會產(chǎn)生一個附加熱電勢，其大小取決于沿熱電極長度的溫度梯度分布狀態(tài)，材料的不均勻形式和不均勻程度及熱電極在溫度場中所處的位置。
二、溫度調節(jié)顯示儀表帶來的影響
顯示儀表都有一定的精度等級，它說明了儀表在二次測量中允許誤差的大小。其誤差主要有以下幾部分引起的：
1、冷端溫度的影響，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢不僅與測量端的溫度有關，而且與冷端的溫度也有關系，只有當冷端溫度恒定時，熱電勢才只與工作端的溫度有關。大多數(shù)儀表都有冷端溫度補償作用，如果儀表工作的環(huán)境溫度變化不大，對于冷端溫度補償所造成的誤差可忽略不計，但當環(huán)境溫度變化大時，因為儀表不可能對冷端溫度完全補償，那么同樣會引入一定的誤差。對于B型熱電偶來說，由于在0—50℃范圍內熱電勢小于3uV，可以不進行溫度補償。
2、電信號處理的影響，由熱電偶的分度表可以看出，熱電偶輸出的熱電動勢是很小的，要想實現(xiàn)更精確的測量，除了提高測量儀器的精密度外，還需加設外置放大電路，這也會引入誤差。
3、非線性的影響，根據(jù)成型熱電偶的特性曲線可知，構成熱電偶的兩種不同材料的熱電勢與溫度不成線性關系，有的曲率還比較大。因此，用熱電偶測量溫度，非線性校正也是很重要的，處理不當將帶來誤差。
通過分析我們可以知道，硅鉬棒實驗電爐的溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差主要來源于熱電偶和溫度調節(jié)顯示儀表。在后面對電爐溫度進行標定和修正時可以參照這幾點進行。
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