工作用貴金屬熱電偶測量審核結果影響因素

摘要：本文通過(guò)分析工作用貴金屬熱電偶測量審核過(guò)程中的影響因素，對其檢定、校準過(guò)程中的一些常見(jiàn)疑問(wèn)分別在不同的條件下做了相關(guān)實(shí)驗，得到了多組實(shí)驗數據，通過(guò)這些實(shí)驗數據，把對測得值有影響的幾個(gè)因素進(jìn)行了量化分析，對貴金屬熱電偶的檢定及校準工作具有一定的指導意義。
0引言
      工作用鉑銠10-鉑(S型)鉑銠熱電偶是最常見(jiàn)的一種貴金屬熱電偶,由于其示值穩定性好、測量精度高、耐高溫等特點(diǎn),被廣泛地應用于各種生產(chǎn)領(lǐng)域。對S型鉑銠熱電偶的檢定、校準也是熱工計量常見(jiàn)的工作之一。在測量審核工作的實(shí)施過(guò)程中,對測量結果有影響的常見(jiàn)因素進(jìn)行了分析，并對校準過(guò)程中的一些常見(jiàn)疑問(wèn)分別在不同的條件下做了相關(guān)實(shí)驗,得到了多組實(shí)驗數據,通過(guò)這些實(shí)驗數據,把影響因素進(jìn)行了量化分析,對貴金屬熱電偶的檢定及校準工作具有一定的指導意義。
1概述
1.1測量審核計劃編號及樣品的運輸
      樣品運輸箱采用雙層包裝,外層為紙質(zhì),內層為儀器箱,中間使用塑料泡沫進(jìn)行隔震包裝。傳輸樣品時(shí)應輕拿輕放。
1.2校準依據
      本次測量審核依據JJG141-2013《工作用貴金屬熱電偶》檢定規程。
1.3校準對象及項目
      本次測量審核對其樣品編號為S16-4950的一-支S型貴金屬熱電偶的鋅、鋁、銅三個(gè)固定點(diǎn)的示值誤差進(jìn)行校準。
1.4校準環(huán)境條件
溫度(20+1)C,相對濕度(40~70)%。
1.5測量標準及其配套設備的確認
      為了保護被測樣品在測量過(guò)程中不被污染,提出了設備確認,要求檢定爐為管式檢定爐,爐長(cháng)600mm,內徑應不大于20mm,如果不滿(mǎn)足要求,須在爐內加裝一支同軸清潔瓷管。
測量標準為一等標準鉑銠10-鉑熱電偶檢定裝置,其主標準器為-等標準鉑銠10-鉑熱電偶，檢定爐為管式檢定爐,爐長(cháng)600mm,管式爐內爐裝有一支內徑小于20mm的同軸清潔瓷管。主標準器和配套設備完全滿(mǎn)足工作用貴金屬熱電偶檢定的要求。
1.6校準方法
采用比較法中的雙極法:[1-2]
2測量審核實(shí)施過(guò)程中影響因素的研究
      在測量審核的實(shí)施過(guò)程中,在不同條件下，對樣品做了多組實(shí)驗,獲得了可以相互對比的數據，對在不同測量條件下得到的不同測量結果進(jìn)行量化分析,得到了幾種對測量結果存在影響的常見(jiàn)因素。
2.1參考端偏離冰點(diǎn)對測量結果造成的影響.
     按照規程規定，校準過(guò)程中參考端恒溫器工作區域溫度變化不得大于(0+0.05)℃。在校準時(shí)，刨冰機突發(fā)故障,由于測量審核規定的時(shí)間緊迫,一邊找相關(guān)部門(mén)維修刨冰機的同時(shí)，用其它方法把冰砸成小的碎塊，放人冰桶，制成冰水混合物,但是由于小冰塊的存在,無(wú)法達到規程規定的(0+0.05)℃,實(shí)測冷端溫度為+0.8℃,進(jìn)行了測試。獲得了一組測試數據。這時(shí)刨冰機已經(jīng)修好，又重新配制了冰水混合物，在不改變其它條件的情況下,又重新進(jìn)行了實(shí)驗。獲得的兩組測量數據見(jiàn)表1。
 
      由于冷端溫度偏離了+0.8℃,在0℃時(shí)換算成電壓為0.8℃x5.4uV/℃=4.32uV,而4.32uV在鋅、鋁、銅的三個(gè)固定點(diǎn)換算成溫度分別為:4.32uV+9.64uV/9℃=0.45℃;4.32uV+10.40uV/℃=0.42℃;4.32uV+11.80uV/℃=0.37℃。由于是正偏離,而導致測量系統錯把+0.8℃當成0C而進(jìn)行計算,這樣會(huì )最后測得的數據偏小，誤差負向偏大。從上面的數據還可以看出對低溫影響較大,而隨著(zhù)溫度升高,微分電動(dòng)勢也在變大,其倒數逐漸變小，偏離冰點(diǎn)的影響會(huì )逐漸減小。如果換算成偏離0.1℃,用上面的計算方法可以算出大約每偏離0.1℃,對測量結果會(huì )帶來(lái)0.05℃的誤差。
2.2測量端未捆扎對測量結果造成的影響
      按照規程規定,檢定過(guò)程中應先用直徑為(0.3~0.5)mm鉑絲或鉑銠絲將標準熱電偶和樣品捆扎成束，再將標準偶和樣品的測量端用直徑為(0.2~0.3)mm的清潔鉑絲捆扎(2~3)圈在一起,捆扎時(shí)被檢熱電偶和標準熱電偶的測量端應處于同--垂直平面且相互間接觸良好,測量端之外的電極不應互相接觸。在測量端捆扎和未捆扎，而其它條件不變的情況下進(jìn)行了實(shí)驗,得到實(shí)驗數據見(jiàn)表2。
 
      由實(shí)驗數據可見(jiàn)，未按照要求進(jìn)行捆扎時(shí)的誤差與按照規程捆扎所測得的誤差有微小的偏離,最大點(diǎn)甚至偏離了0.4℃。這是由于未捆扎時(shí),很難保證熱電偶的測量端完全在檢定爐的同一垂直平面，即使有微小的偏離，也會(huì )或多或少地帶來(lái)溫差，而這個(gè)溫差隨著(zhù)檢定爐有效溫區質(zhì)量的不同以及檢定環(huán)境的變化，都會(huì )給測量結果帶來(lái)不同程度的影響。
2.3測量端接線(xiàn)未用單股導線(xiàn)對測量結果造成的影響
      工作用貴金屬熱電偶檢定規程規定，檢定時(shí)參考端不得使用補償導線(xiàn)延長(cháng)，測量連接導線(xiàn)應使用同一卷單芯銅導線(xiàn),導線(xiàn)的線(xiàn)徑可選取0.7mm左右為好。分別用了0.7mm單芯銅導線(xiàn)和1.0mm多芯優(yōu)質(zhì)銅導線(xiàn)在其它條件相同的情況下做了實(shí).驗,實(shí)驗數據如表3。
 
      從實(shí)驗數據來(lái)看,在使用單芯銅導線(xiàn)和多芯優(yōu)質(zhì)銅導線(xiàn)兩種條件下,對測量結果幾乎沒(méi)有影響。在具體的檢測中，只要所使用導線(xiàn)的電阻足夠小，熱電偶測量端產(chǎn)生的電動(dòng)勢在導線(xiàn)上損失的電壓降就會(huì )很小，以至可以忽略,這樣對測量結果就不會(huì )造成較大影響。
2.4管式爐兩端未用隔熱材料密封對測量結果造成的影響
      檢定過(guò)程中,一般情況下,管式爐的兩端應該用隔熱材料加以密封以保證溫場(chǎng)的均勻性。對管式爐兩端密封和未密封兩種狀態(tài)下,不改變其它測量條件,再次進(jìn)行了實(shí)驗。獲得實(shí)驗數據見(jiàn)表4。
 
      由實(shí)驗數據可以看到,在對管式爐兩端密封和未加密封兩種情況下，檢定結果并不存在太大差異。但是在實(shí)驗過(guò)程中,未用隔熱材料密封時(shí)，檢定系統穩定的時(shí)間明顯加長(cháng)，而且如果檢定室內有空氣流動(dòng)，比如開(kāi)空調、開(kāi)門(mén)等情況,會(huì )對系統的穩定時(shí)間產(chǎn)生很大的影響，甚至會(huì )使系統長(cháng)時(shí)間內難以穩定，無(wú)法進(jìn)行讀數。因此實(shí)際檢測過(guò)程中，在有條件的情況下，盡量用隔熱材料密封為好，如果不具備條件,或是隔熱材料會(huì )對人體健康存在潛在的危害,在滿(mǎn)足檢定環(huán)境要求的溫度、濕度前提下，要關(guān)好門(mén)窗，關(guān)閉空調等設施，確保檢定室內空氣沒(méi)有相對流動(dòng)。
3結論
      測量審核結束后,形成測量審核報告,測量審核結果數據見(jiàn)表5。
 
     測量審核結果評價(jià)為滿(mǎn)意,因此以上實(shí)驗數據和結論正確可靠,具有一定的參考價(jià)值。由此可以得出以下結論:
(1)用一等標準鉑銠10-鉑熱電偶校準s型熱電偶時(shí),參考端偏離冰點(diǎn)不能超過(guò)規程規定的+0.05℃,否則偏離值會(huì )不同程度地附加在測量結果上。
(2)熱電偶的測量端未捆扎,即使測量端處在同一垂直平面上,也會(huì )對測量結果帶來(lái)或多或少的影響。
(3)測量端未用單股銅導線(xiàn)，而用質(zhì)量好、電阻小的多股銅導線(xiàn),對測量結果幾乎沒(méi)有太大影響。
(4)管式爐的兩端未用隔熱材料密封，只要保證檢定室內空氣不流動(dòng)(關(guān)閉門(mén)窗、空調等通風(fēng)設施),除了測量系統恒溫時(shí)間會(huì )相對加長(cháng)外，對測量結果也幾乎沒(méi)有太大影響。