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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)導體組成閉合回路， 當兩端存在溫度梯度時， 回路中就會有電流通過， 此時兩端之間就存在電動勢—— — 熱電動勢， 這就是所謂的塞貝克效應(yīng)Seebeck effect ） 。兩種不同成份的均質(zhì)導體為熱電極， 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恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(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 冷端補償方式
熱電偶產(chǎn)生與溫差成比例關(guān)系的熱電動勢， 當測溫接點與冷端溫度相同時， 熱電動勢為 0， 這樣就無法知道準確的溫度了， 因此需要采用某種方法為其提供一個基準接點， 以便產(chǎn)生與溫度成比例的電壓。提供基準節(jié)點的方法叫冷端補償。現(xiàn)在工程實例一般采用 2 種冷端補償方式： 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℃為基準點； ②在熱電動勢加上一個與冷端溫度相當?shù)碾妷海?一般采用集成電路和微型組件來實現(xiàn)。
1.3 補償線
當熱電偶與數(shù)據(jù)采集儀器距離較遠的時候， 應(yīng)把熱電偶本身拉長， 但為了節(jié)約成本， 保護線路不被破壞， 一般采用補償線來代替熱電偶的方法。因工地現(xiàn)場情況復雜， 為了防止各種信號的干擾， 補償線一般采用屏蔽電纜。
2、銅 - 康銅熱電偶預(yù)處理與標定
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行絕緣、 防水處理。接頭處的絕緣材料必須具備良好的導熱性能和韌性， 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 1m 深處浸泡 24h不損壞方能使用。然后用鋼套管對熱電偶進行保護， 以確保在監(jiān)測過程中熱電偶接頭牢固不跑位。
2.2 測點的埋設(shè)方式
處理后的熱電偶， 裝入空心鋼管中進行保護， 測點露出，鋼管在混凝土澆筑前插入鋼筋層， 鋼管上測點位置距離及插入深度如圖 1 所示。
2.3 銅 - 康銅熱電偶的標定
熱電偶的溫差電勢主要取決于所選用的材料和兩個端點的溫度， 而材料中所含的雜質(zhì)和生產(chǎn)工藝過程也會對它產(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, 必須標定后方能進行使用。
熱電偶溫度為 y(℃)， 采集的電勢信號為 x(μV)， 其標定曲線如圖 2 所示。通過 “zui小二乘法” 進行曲線擬合， 擬合次數(shù)為 “6” ， 其標定公式如下：
y=- 6.9874453260E- 20x 6 +7.5892721203E- 16x 5 -3.1222254073E- 12x 4 +6.0388663561E- 09x 3 - 5.9650931800E- 06x 2 +2.7362811582E- 02x+0.
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 180m 2 ，混凝土設(shè)計強度等級為 C35。基礎(chǔ)承臺高度 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， 機械振搗。施工期間， 采用 ADAM測溫系統(tǒng)對該工程的水化熱溫度進行監(jiān)測。
3.2 測溫桿件的布置
在該工程的基礎(chǔ)承臺范圍內(nèi)豎直埋設(shè) 6 根測桿 (編號A～F， 見圖 3)， 每根測桿沿承臺厚度設(shè)置 5 個測點（見圖3）；另外設(shè)置氣溫測點 2 個分別測量室內(nèi)外溫度，保溫層測點 4個， 以上共計36個工作測點， 每個工作測點處均設(shè)有備用測點。
3.3 監(jiān)測結(jié)果
施工期間， 采用遠距離自動監(jiān)測技術(shù)， 溫度信號采集及監(jiān)測報表打印均由微機系統(tǒng)自動完成。監(jiān)測期間每天 24h 每分鐘不間斷巡回監(jiān)測， 每小時整點打印溫度監(jiān)測報表。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各測點的溫度變化曲線見圖 4。
通過銅 - 康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監(jiān)測中的實例應(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， 溫度偏差在允許范圍內(nèi)， 能在復雜多變的施工現(xiàn)場中不受干擾， 并且價格低廉， 取材方便，可以在大體積混凝土溫度監(jiān)控中廣泛應(yīng)用。
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