銅-康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監測中的應用

要對銅-康銅熱電偶測溫原理進(jìn)行介紹,并通過(guò)對銅-康銅熱電偶進(jìn)行處理和標定，在大體積混凝土溫度監測中進(jìn)行實(shí)例應用。
1銅-康銅熱電偶簡(jiǎn)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(shí),回路中就會(huì )有電流通過(guò)，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(Seebeckffect)。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(gè)恒定的溫度下。根據熱電動(dòng)勢與溫度的函數關(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(wú)法知道正確的溫度了,因此需要采用某種方法為其提供--個(gè)基準接點(diǎn),以便產(chǎn)生與溫度成比例的電壓。提供基準節點(diǎn)的方法叫冷端補償?，F在工程實(shí)例--般采用2種冷端補償方式:①在保溫瓶中裝人冰水混合物,使其溫度長(cháng)期保持在0℃,并以0℃為基準點(diǎn);②在熱電動(dòng)勢加上一個(gè)與冷端溫度相當的電壓,一般采用集成電路和微型組件來(lái)實(shí)現。
1.3補償線(xiàn)
       當熱電偶與數據采集儀器距離較遠的時(shí)候，應把熱電偶本身拉長(cháng),但為了節約成本,保護線(xiàn)路不被破壞,一般采用補償導線(xiàn)來(lái)代替熱電偶的方法。因工地現場(chǎng)情況復雜，為了防止各種信號的干擾,補償線(xiàn)-般采用專(zhuān)用屏蔽電纜。
2銅-康銅熱電偶預處理與標定
2.1銅-康銅熱電偶預埋前的處理
       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熱性能和韌性，在埋入混凝土后應不易熔化脆裂破損。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,造成監測數據的失真。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(jìn)行保護,以確保在監測過(guò)程中熱電偶接頭牢固不跑位。
2.2測點(diǎn)的埋設方式
       處理后的熱電偶，裝人空心鋼管中進(jìn)行保護,測點(diǎn)露出,鋼管在混凝土澆筑前插人鋼筋層，鋼管上測點(diǎn)位置距離及插人深度如圖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(gè)端點(diǎn)的溫度,而材料中所含的雜質(zhì)和生產(chǎn)工藝過(guò)程也會(huì )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(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，必須標定后方能進(jìn)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(xiàn)如圖2所示。通過(guò)“最小二乘法’進(jìn)行曲線(xiàn)擬合,擬合次數為“6",其標定公式如下:


3在大體積混凝土溫度監測中的應用
3.1工程介紹
       某高層建筑地下室面積約為180m2，混凝土設計強度等級為C35?；A承臺高度3.5m,澆筑方式采用商品混凝土，泵送供應,分層連續澆筑,機械振搗。施工期間,采用ADAM測溫系統對該工程的水化熱溫度進(jìn)行監測。

3.2測溫桿件的布量t
       在該工程的基礎承臺范圍內豎直埋設6根測桿(編號A~F,見(jiàn)圖3),每根測桿沿承臺厚度設置5個(gè)測點(diǎn)(見(jiàn)圖3);另外設置氣溫測點(diǎn)2個(gè)分別測量室內外溫度，保溫層測點(diǎn)4個(gè),以上共計36個(gè)工作測點(diǎn)，每個(gè)工作測點(diǎn)處均設有備用測點(diǎn)。
3.3監測結果
       施工期間,采用遠距離自動(dòng)監測技術(shù)，溫度信號采集及監測報表打印均由微機系統自動(dòng)完成。監測期間每天24h每分鐘不間斷巡回監測,每小時(shí)整點(diǎn)打印溫度監測報表。該樓的監測過(guò)程持續12d,測桿A~F的監測數據見(jiàn)表1,測桿B各測點(diǎn)的溫度變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

4結語(yǔ)
       通過(guò)銅-康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監測中的實(shí)例應用，銅-康銅熱電偶在處理后埋設在混凝土中，溫度測量過(guò)程中沒(méi)有出現大的波動(dòng),溫度偏差在允許范圍內，能在復雜多變的施工現場(chǎng)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控中廣泛應用。