熱電偶檢定爐溫場(chǎng)均勻性測試方法探討

一.熱電偶檢定爐軸向溫場(chǎng)的測試方法
      測試溫場(chǎng)的目的就是找出檢定爐有效工作區域內任意兩點(diǎn)間的最大溫差即溫場(chǎng)均勻度。前提是測量過(guò)程中或在測量任意點(diǎn)的溫度時(shí)都應在設定的同一個(gè)溫度下進(jìn)行。為此,首先選兩支標準熱電偶,-支作標準偶固定偶)另一支作測量偶移動(dòng)偶)測量偶在檢定爐軸線(xiàn)上移動(dòng)測量各，點(diǎn)的熱電動(dòng)勢求出軸向溫場(chǎng)的分布情況如圖1、圖2所示。根據檢定爐端口尺寸再選兩個(gè)直徑與之對應的定位塊如圖3所示。

       測試前將定位塊放在爐端口使其與爐端口貼緊并裝好控溫熱電偶爐兩端最好都使用定位塊。用一干凈長(cháng)瓷管預先量好爐膛長(cháng)度確定爐中心坐標原點(diǎn)0點(diǎn))然后在測量偶的瓷管上量好爐中心到爐口的長(cháng)度并從測量端向參考端每隔10mm做一記號標上-4+4坐標暇定這段區域定為有效工作區)
       將測量偶和標準偶分別插入如圖2所示的孔1和孔2,測量端分別處于爐軸線(xiàn)中點(diǎn)同一截面處并使測量偶處于爐軸線(xiàn)上。兩支熱電偶參考端分別插入冰瓶里暴露在爐外的熱電偶部分用能移動(dòng)的支架固定好。通過(guò)轉換開(kāi)關(guān)與電測設備相連將檢定爐溫度設定為1000℃。
       當爐溫偏離設定溫度:+5℃內,變化不大于0.1℃/min時(shí)即開(kāi)始測量。
       分別讀取標準偶和測量偶在爐中心坐標原點(diǎn)0點(diǎn)的熱電動(dòng)勢值再移動(dòng)測量偶分別至如圖1所示的-4.-3.-2.-1.0、1.2.3.4各點(diǎn)。每測量一個(gè)點(diǎn)時(shí)分別讀取測量偶和標準偶的熱電動(dòng)勢值注意標準偶的位置始終保持不變監視爐溫的變化)
       每一個(gè)點(diǎn)經(jīng)過(guò)4次測量算出測量偶和標準偶各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢平均值。其中標準偶原點(diǎn)”的熱電動(dòng)勢值作為各點(diǎn)測量偶的參照值。即在測量其他各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢值E.后,如果標準偶的數值不變同一溫度下)則測量偶在該點(diǎn)熱電動(dòng)勢對坐標原點(diǎn)熱電動(dòng)勢E側。的差值,換算成溫度即是軸線(xiàn).上測量點(diǎn)G對中心原點(diǎn)0的溫差。當從-4點(diǎn)到+4點(diǎn)測量結束后，可得到檢定爐軸向溫場(chǎng)分布情況及任意兩點(diǎn)的溫差即是軸向溫場(chǎng)的均勻度。其表達式為:

       這樣根據檢定爐溫場(chǎng)分布情況求出溫度梯度及溫場(chǎng)任意兩點(diǎn)間溫差等各項指標。
二、熱電偶檢定爐徑向溫場(chǎng)的測試方法
       選兩支標準熱電偶,-支作測量偶另-支作標準偶,分別插入定位塊如圖4的孔1、孔2位置。標準偶固定在爐軸線(xiàn)上(位置固定不變監視爐溫的變化)兩支偶測量端分別處于爐軸線(xiàn)0點(diǎn)同-截面上暴露在爐外的熱電偶部分用支架固定好參考端插到冰瓶里通過(guò)轉換開(kāi)關(guān)與電測設備連接。當爐溫度偏離設定溫度t5℃內變化不大于0.1℃/min時(shí)開(kāi)始測量。讀取測量偶和標準偶處于0點(diǎn)的熱電動(dòng)勢值然后將定位塊旋轉90°、180°、270°,最后回到起點(diǎn)。每支偶在各點(diǎn)分別進(jìn)行4次讀數求其熱電動(dòng)勢的平均值。將標準偶在i點(diǎn)與0點(diǎn)的熱電勢差值對測量偶在各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢平均值進(jìn)行修正,換算成溫度,得到檢定爐徑向溫場(chǎng)分布情況。計算各點(diǎn)之間的最大差值作為徑向溫場(chǎng)溫差。此測量可在有效工作區的_3.-2、-1.0.+1.+2.+3截面上進(jìn)行類(lèi)似于軸向溫場(chǎng)測量。

       最終,由軸向和徑向溫場(chǎng)中找出兩個(gè)最大差值這才是檢定爐真實(shí)的溫場(chǎng)均勻性指標。
三、標準不確定度的評定
       以熱電偶檢定爐軸向溫場(chǎng)的測試情況為例進(jìn)行不確定度的分析其不確定度主要來(lái)源于:
1.輸入量Ex;和E青。熱電動(dòng)勢測量的不重復性、電測設備誤差、轉換開(kāi)關(guān)寄生電勢、熱電偶參考端不為0°C、熱電偶電極不均勻、爐溫波動(dòng)。
由于測量是在12h之內故可認為測量中標準偶的不穩定性降至最低,自身變化忽略不計。
2.輸入量`E標i;和E標0引入的不確定度評定方法與三、
1中的情況相同。
       經(jīng)計算測量結果擴展不確定度為0.26℃取包含因子k=2。
四、結束語(yǔ)
       通過(guò)上述分析可以看出本文提出的檢定爐溫場(chǎng)均勻性測試方法簡(jiǎn)單、易行不確定度評定比較合理。在此提出供計量部門(mén)和有關(guān)熱電偶檢定爐生產(chǎn)測量工作的人員參考。