銅-康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監(jiān)測中應(yīng)用

摘要:對(duì)銅-康銅熱電偶測溫原理進(jìn)行介紹,并通過對(duì)銅-康銅熱電偶進(jìn)行處理和標(biāo)定,在大體積混凝土溫度監(jiān)測中進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用。
1銅-康銅熱電偶簡介
1.1熱電偶測溫的基本原理
　　熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通.過，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢一熱電動(dòng)勢,這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeckefifc。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一-端為自由端，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。
1.2冷端補(bǔ)償方式
　　熱電偶產(chǎn)生與溫差成比例關(guān)系的熱電動(dòng)勢,當(dāng)測溫接點(diǎn)與冷端溫度相同時(shí),熱電動(dòng)勢為0,這樣就無法知道準(zhǔn)確的溫度了,因此需要采用某種方法為其提供一個(gè)基準(zhǔn)接點(diǎn),以便產(chǎn)生與溫度成比例的電壓。提供基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的方法叫冷端補(bǔ)償。現(xiàn)在工程實(shí)例--般采用2種冷端補(bǔ)償方式:①在保溫瓶中裝入冰水混合物,使其溫度長期保持在0℃,并以0℃為基準(zhǔn)點(diǎn);②在熱電動(dòng)勢加上一個(gè)與冷端溫度相當(dāng)?shù)碾妷?一般采用集成電路和微型組件來實(shí)現(xiàn)。
1.3補(bǔ)償線
　　當(dāng)熱電偶與數(shù)據(jù)采集儀器距離較遠(yuǎn)的時(shí)候，應(yīng)把熱電偶本身拉長,但為了節(jié)約成本,保護(hù)線路不被破壞,一般采用補(bǔ)償線來代替熱電偶的方法。因工地現(xiàn)場情況復(fù)雜,為了防止各種信號(hào)的干擾，補(bǔ)償線一般采用專用屏蔽電纜。
2銅-康銅熱電偶預(yù)處理與標(biāo)定
2.1銅-康銅熱電偶預(yù)埋前的處理
　　銅-康銅熱電偶的接頭需要進(jìn)行絕緣、防水處理。接頭處的絕緣材料必須具備良好的導(dǎo)熱性能和韌性,在埋入混凝土后應(yīng)不易熔化、脆裂、破損。否則容易形成接頭和混凝土、鋼筋、水等的連通,影響熱電偶的測量精度,造成監(jiān)測數(shù)據(jù)的失真。熱電偶經(jīng)防水絕緣處理后,在水下lm深處浸泡24h不損壞方能使用。然后用鋼套管對(duì)熱電偶進(jìn)行保護(hù),以確保在監(jiān)測過程中熱電偶接頭牢固不跑位。
2.2測點(diǎn)的埋設(shè)方式
　　處理后的熱電偶,裝入空心鋼管中進(jìn)行保護(hù)，測點(diǎn)露出，鋼管在混凝土澆筑前插入鋼筋層,鋼管上測點(diǎn)位置距離及插入深度如圖1所示。
 
2.3銅-康銅熱電偶的標(biāo)定
　　熱電偶的溫差電勢主要取決于所選用的材料和兩個(gè)端點(diǎn)的溫度，而材料中所含的雜質(zhì)和生產(chǎn)工藝過程也會(huì)對(duì)它產(chǎn)生一定的影響。因而，即使都是由同樣的兩種材料組成的熱電偶,它們的溫差電動(dòng)勢與溫度的關(guān)系也可能有差別。所以不同批次的熱電偶，必須標(biāo)定后方能進(jìn)行使用。
 
　　熱電偶溫度為y(℃),采集的電勢信號(hào)為x(μV),其標(biāo)定曲線如圖2所示。通過“最小二乘法”進(jìn)行曲線擬合,擬合次數(shù)為“6"”,其標(biāo)定公式如下:
 
3在大體積混凝土溫度監(jiān)測中的應(yīng)用
3.1工程介紹
　　某高層建筑地下室面積約為180m²，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35。基礎(chǔ)承臺(tái)高度3.5m,澆筑方式采用商品混凝土，泵送供應(yīng)，分層連續(xù)澆筑,機(jī)械振搗。施工期間,采用ADAM測溫系統(tǒng)對(duì)該工程的水化熱溫度進(jìn)行監(jiān)測。
 
3.2測溫桿件的布置
　　在該工程的基礎(chǔ)承臺(tái)范圍內(nèi)豎直埋設(shè)6根測桿(編號(hào)A~F,見圖3),每根測桿沿承臺(tái)厚度設(shè)置5個(gè)測點(diǎn)(見圖3);另外設(shè)置氣溫測點(diǎn)2個(gè)分別測量室內(nèi)外溫度，保溫層測點(diǎn)4個(gè)，以上共計(jì)36個(gè)工作測點(diǎn)，每個(gè)工作測點(diǎn)處均設(shè)有備用測點(diǎn)。
3.3監(jiān)測結(jié)果
　　施工期間，采用遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)測技術(shù),溫度信號(hào)采集及監(jiān)測報(bào)表打印均由微機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)完成。監(jiān)測期間每天24h每分鐘不間斷巡回監(jiān)測，每小時(shí)整點(diǎn)打印溫度監(jiān)測報(bào)表。該樓的監(jiān)測過程持續(xù)12d,測桿A~F的監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1,測桿B各測點(diǎn)的溫度變化曲線見圖4。
 
4結(jié)語
　　通過銅-康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監(jiān)測中的實(shí)例應(yīng)用，銅-康銅熱電偶在處理后埋設(shè)在混凝土中,溫度測量過程中沒有出現(xiàn)大的波動(dòng),溫度偏差在允許范圍內(nèi),能在復(fù)雜多變的施工現(xiàn)場中不受干擾，并且價(jià)格低廉，取材方便，可以在大體積混凝土溫度監(jiān)控中廣泛應(yīng)用。