摘 要: 熱電偶是根據熱電效應制成的溫度測量元件，是一種廣泛應用在各個(gè)領(lǐng)域的溫度傳感器，它由兩種不同材料的熱電極構成，并將其兩端的溫度差，以電勢值的形式輸入給二次儀表———溫度顯示儀表，以完成溫度測量的全過(guò)程。因 此，熱電偶就是測量?jì)x表的基礎元件，其示值準確性，可靠性與否，將影響著(zhù)整個(gè)控溫的準確度。因而熱電偶在檢定過(guò)程中，其標準裝置，檢定方法等，是否滿(mǎn)足檢定規程要求，將從根本上影響著(zhù)檢定結果的準確性和可靠性。
1、 概述
根據 JJG141—2013《工作用貴金屬熱電偶檢定規程》要 求，檢定方法有雙極比較法和同名極比較法，根據單位的情況采用雙極比較法。其檢定原理圖應按照圖 1 所示進(jìn)行。規程要求檢定時(shí)檢定標準與所有被檢熱電偶的參考端應全部直接插入 1 個(gè) 0℃的冰點(diǎn)槽里，這樣經(jīng)過(guò)轉換開(kāi)關(guān)，由低電勢直流電位差計或其他等精度電測儀器測得的熱電勢值為 E( t0 ) ，即檢定爐的爐溫 t，相對于 0℃的熱電勢值，經(jīng)過(guò)標準熱電偶誤差修正后，就可以從熱電偶分度表中直接查得熱電偶所測實(shí)際溫度，或計算出被檢熱電偶的誤差值。
2 熱電偶的檢定方法及所用標準裝置
通常熱電偶的檢定方法有雙極比較法、同名極比較法，一般使用的是同名極比較法，其檢定原理如圖 1 所示。
熱電偶在檢定前先清洗、退火、然后捆扎入爐。檢定在鋅( 419． 527℃ ) 、鋁( 660． 323℃ ) 、銅( 1 084． 62℃ ) 3 個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行，開(kāi)始測量時(shí)，其測量順序為由低溫到高溫逐點(diǎn)檢定，檢定爐爐溫偏離檢定點(diǎn)溫度不得超過(guò) ± 5℃，當爐溫升到設定檢定點(diǎn)后觀(guān)測到爐溫變化小于 0． 1℃ /min( S 型、Ｒ 型熱電偶) 時(shí)，開(kāi)始測量，其測量順序為:
測量時(shí)每只熱電偶的熱電動(dòng)勢測量次數不少于 4 次，整個(gè)測量過(guò)程爐內溫度變化低于 0． 5℃。測量讀數保留到小數點(diǎn)后 4 位( 0． 1 μv) 。由于檢定點(diǎn)是在鋅、鋁、銅 3 個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行的，合格的熱電偶在鑒定證書(shū)中還須給出 300℃ ～ 1 300℃ 各整百度上的熱電勢值。計算式為:
式中: et 溫度 t 時(shí)的熱電動(dòng)勢值，e1、e2、e3 被檢定的熱電偶在 3 個(gè)固定點(diǎn) t1、t2、t3 時(shí)的熱電動(dòng)勢值，1 ( t) ，2 ( t) ，3 ( t) ，分別為 t1，t2，t3 溫度下的影響函數:
3 誤差來(lái)源、產(chǎn)生原因及計算分析
誤差來(lái)源主要以人、機、料、法、環(huán) 5 個(gè)方面分析。 1) 一等標準鉑銠10 － 鉑熱電阻的不確定度評定為 0． 6℃，正
態(tài)分布，取 k = 2． 58。則:
2) 一等標準熱電偶的年穩定性引入的標準不確定度 u2。由檢定規程 JJG75 － 1995 得知，其在銅點(diǎn)的年穩定性不超過(guò)5 μv，假設按均勻分布，
。其結果相當于 0． 24℃。
。其結果相當于 0． 24℃。
3) 測量重復性引入的標準不確定度 u3。對分度號為 S、編號為 47 － 1S － 11 的熱電偶在短時(shí)間內測量 8 次，在銅點(diǎn)測量數據如下: 10． 567 9，10． 567 6，10． 567 5，10． 566 8，10． 566 5， 10． 566 3，10． 566 6，10． 656 9實(shí)驗標準偏差 Sn = 0． 049℃，則標準不確定度:
4) 電測儀表讀數不準確引入的標準不確定度分量 u4。 2010 型 7 位半數字多用表由使用說(shuō)明書(shū)得知在測量銅點(diǎn)熱電勢為 10． 575 mv 時(shí) 的 極 限 誤 差 為 ± ( 0． 003 7% 讀 數 + 0. 000 9% 量程) ，得允差 e4 = ± 1． 29 μv( S 熱電偶在銅點(diǎn)時(shí)) ，相當 于 0． 11℃，假設按均勻分布，k = 槡3。其 結 果 相 當 于0． 06℃。
5) 轉換開(kāi)關(guān)寄生電勢引入的不確定度分量 u5。檢定規程規定，轉換開(kāi)關(guān)各路寄生電勢小于 0． 4 μv，相當于 0． 03℃。假設按均勻分布 。其結果相當于 0． 02℃。
。其結果相當于 0． 02℃。
6) 檢定爐溫場(chǎng)不均勻性引入的不確定分量 u6。檢定規程
規定，管式檢定爐溫均勻溫場(chǎng)內溫度變化梯度 0． 4℃ /10 mm，半寬度 e6 = 0． 2℃。按均勻分布。
。
4 被檢熱電偶總不確定度計算
1) 總不確定度由以上 8 項不確定度合成，上述 8 項不確定度彼此好立，因此合成標準不確定度 uc:
2) 拓展不確定度 U = KUC = 0． 78℃ ( k 取 2)
被檢熱電偶在使用溫度上限允許基本誤差 = 1 600℃ × 0. 25% = 4． 0℃
5 結語(yǔ)
鉑銠 10———鉑熱電偶檢定裝置的總不確定度為 0． 78℃，小于被檢熱電偶的允許基本誤差 4． 0℃，達到了計量標準設備不確定度為被校準檢測設備不確定度的 1 /3 ～ 1 /10 點(diǎn)要求，滿(mǎn)足熱電偶檢定要求。從以上分析中可知，由于在熱電偶檢定中采取了許多消除或避免誤差產(chǎn)生的措施，使得被檢熱電偶的總不確定度為#低限度。因此，在檢定工作中，要嚴格遵守檢定規程，不斷學(xué)習，要從人員、裝置、方法、環(huán)境及被檢熱電偶特性等多方面做些更細致的工作，使測量不確定度減小到#低限度，以保證熱電偶的傳遞精度。為企業(yè)更好更快持續發(fā)展作出貢獻。
相關(guān)產(chǎn)品tuijian：B型熱電偶,耐高溫1800°C、防爆熱電偶
關(guān)注我們 實(shí)現共贏(yíng)