銅-康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監測中應用

摘要:對銅-康銅熱電偶測溫原理進行介紹,并通過對銅-康銅熱電偶進行處理和標定,在大體積混凝土溫度監測中進行實例應用。
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一熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應(Seebeckefifc。兩種不同成份的均質導體為熱電極,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。根據熱電動勢與溫度的函數關系，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
　　熱電偶產生與溫差成比例關系的熱電動勢,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,以便產生與溫度成比例的電壓。提供基準節點的方法叫冷端補償。現在工程實例--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的電壓,一般采用集成電路和微型組件來實現。
1.3補償線
　　當熱電偶與數據采集儀器距離較遠的時候，應把熱電偶本身拉長,但為了節約成本,保護線路不被破壞,一般采用補償線來代替熱電偶的方法。因工地現場情況復雜,為了防止各種信號的干擾，補償線一般采用專用屏蔽電纜。
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。然后用鋼套管對熱電偶進行保護,以確保在監測過程中熱電偶接頭牢固不跑位。
2.2測點的埋設方式
　　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和生產工藝過程也會對它產生一定的影響。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“最小二乘法”進行曲線擬合,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。基礎承臺高度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行監測。
 
3.2測溫桿件的布置
　　在該工程的基礎承臺范圍內豎直埋設6根測桿(編號A~F,見圖3),每根測桿沿承臺厚度設置5個測點(見圖3);另外設置氣溫測點2個分別測量室內外溫度，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有備用測點。
3.3監測結果
　　施工期間，采用遠距離自動監測技術,溫度信號采集及監測報表打印均由微機系統自動完成。監測期間每天24h每分鐘不間斷巡回監測，每小時整點打印溫度監測報表。該樓的監測過程持續12d,測桿A~F的監測數據見表1,測桿B各測點的溫度變化曲線見圖4。
 
4結語
　　通過銅-康銅熱電偶在大體積混凝土溫度監測中的實例應用，銅-康銅熱電偶在處理后埋設在混凝土中,溫度測量過程中沒有出現大的波動,溫度偏差在允許范圍內,能在復雜多變的施工現場中不受干擾，并且價格低廉，取材方便，可以在大體積混凝土溫度監控中廣泛應用。