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如何提高廉金属热电偶仪器校验装置的测量水平

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2020-04-06 09:18????浏览量:
新热电偶仪器校验规范主要变化有:被测热电偶校验温度范围和长度、补偿导线技术要求,恒温设备技术要求,增加标准铂电阻做标准的计算公式,整百摄氏度热电势和温度对照表计算方法,方法上删除了退火,增加了补偿导线校验。还有一个最大变化是电测仪表选择与被测热电偶的等级对应起来。本文从对测量结果引入不确定度影响最大的几个因素分析,如何正确选择设备,如何提高测量准确度,如何实现新技术规范提出的使用设备的技术指标。使用二等铂铑10-铂热电偶,6位半电测仪表组成的测量系统,标准不确定度来源汇总如表1所示。扩展不确定度:U=kuc=0.5℃×2=1.0℃(k=2)通过图1所示,可直观分析对比各分量的影响大小。
 标准不确定度来源汇总表
JJF1637-2017《廉金属热电偶校验规范》中对设备的技术指标要求有了进一步提高,目的是减少测量不确定度。从图1排列可看出,对测量结果的影响比较大的有三个方面:标准器的周期稳定性、温场径向分布不均匀和电测仪表。由于计量测试水平提高和计量技术能力改进,从而使热电偶校验有能力达到一个更高水平,所以JJF1637-2017要求对使用设备进行技术指标更新,提高仪器校验整体测量水平。
 标准不确定度分量分布直方图
1.影响量最大的是标准器的分量e标证。该分量是由标准器检定机构引入的,对测量结果影响最大,其对整个标准装置提高技术能力水平意义重大。现在使用二等铂铑10-铂热电偶主标准器,其技术指标是年稳定性最大允许量不大于5μV,扩展不确定度在0.6℃~1.0℃,且标准器等级不变的情况下,这些指标是固定不变的,可以通过3个方面提高标准器的准确度等级。
 
(1)在周期送检时,申请按一等铂铑10-铂热电偶检定。如果热电特性好,也可能变成一等铂铑10-铂热电偶标准器,年稳定性最大允许量不大于3μV,扩展不确定度在0.4℃~0.6℃。通过实际检定结果升级达到一等标准器,在测量结果不确定度评定中该分量能够降低很多。
 
(2)如果为新建标准装置,在设备选型阶段对一等铂铑10-铂热电偶和二等铂铑10-铂热电偶价格进行对比,它们之间的差距不大,贵不了多少,就一次到位购买一等铂铑10-铂热电偶,且在今后日常监督检查和使用注意事项方面是相同的,也没有多余费用。就算今后仅开展Ⅱ级廉金属热电偶的仪器校验工作,一等铂铑10-铂热电偶对提高测量结果不确定度也贡献很大。
 
(3)现在企业对质量要求越来越高,对测量设备的配置要求也相应提高了。二等铂铑10-铂热电偶作为标准器只能开展Ⅱ级廉金属热电偶的仪器校验工作,使用温度范围高一些的场合或者使用测量误差要求高一些的地方,必须使用贵金属热电偶或Ⅰ级热电偶,这些工作就不能开展。为了满足被测对象种类扩大和被测等级提高的需求,选择一等铂铑10-铂热电偶是必然选择。所以,现在一般采用一等标准铂铑10-铂热电偶可以提高测量结果的不确定度,e标证引入的标准不确定度u(e标证)=2.88μV。
 
2.JJF1637-2017提高了对影响量较大的检定炉温场分布不均匀的要求,通过配置均温块,使轴向温场从原来的1℃降到0.5℃,径向温场要求不大于0.25℃。这样对测量结果的贡献就降低了一些。检定炉温场分布不均匀长期以来一直是影响测量结果的重要因素,商家努力提高检定炉的质量,从炉丝选择、保温材料选择到布置加热丝,增加抗干扰措施等来改善温场。热学技术人员从测量方法、控温措施、环境影响等方面来提高温场分布质量。
 
温场的分布可通过增加恒温块等来改善。制作恒温块需要特定材质的合金材料,需要研究均温块的导热性能、耐热性能及内部的金相组织,在达到温场最高温度后其导热系数不能改变,需要长期保持良好的导热均温性能。对常见合金材料GH3030进行研究,结果如表2所示。
 GH3030 研究结果
从表2可看出,在1000℃以下温场分布很好,符合JJF1637-2017要求,但是温度到1000℃时温场分布就变差了,原因是GH3030的导热率可适用范围是900℃,超过900℃,合金内部组织就发生变化,自由电子的运动规律遭到破坏,在宏观上导热性能发生不均匀变化。在导热性能一定的条件下,均温块的几何尺寸起到决定作用。均温块的外形为杯子形状,放在温场的正中间,在让温场温度稳定的情况下,进一步让温场均匀,具体外形有公开的专利技术,很方便查到。只要购买均温块,就会减小测量不确定度。经测量,检定炉径向温场最大差值为0.18℃,故
u(e标3)=2/3=1.2μV

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