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廉金属热电偶校正的两点看法

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2019-12-18 09:34????浏览量:
0 引言
随着科技的进步, 计量的发展, 在 2018 年 3 月实施了 JJF 1637 - 2017《廉金属热电偶校正规范》,代替已使用 22 年的 JJG 351 - 1996《工作用廉金属热电偶检定规程》。
 
新规范与 JJG 351 - 1996 相比, 除了编辑性修改外,更改的地方有以下几个方面: ①增加标准铂电阻温度计做低温热电偶测量标准的计算公式; ②更换了原规程中的计算实例; ③更改了整百摄氏度热电动势和温度对照表计算方法; ④删除了管式炉炉温温场测试方法及热电偶的分度表; ⑤附录部分增加了热电动势和温度示值偏差测量不确定度评定示例; ⑥删除了新制造热电偶校正前退火工作; ⑦廉金属热电偶的校正范围和长度发生了变化; ⑧恒温设备技术要求发生了变化; ⑨增加了补偿导线技术要求和补偿导线的校正方法; ⑩电测仪表准确度等级与被校热电偶的准确度等级对应起来。其中① ~ ⑤是对原规程存在一些漏洞、不实用等地方进行修订,以满足当前对廉金属热电偶校正的各种技术要求;⑥经过多次试验,在校正阶段进行退火,示值变化很小,因此删除了新制造热电偶校正前退火工作; ⑦在永利电玩城官方网站中热电偶的测量结果受到其长度影响, 对被校正热电偶长度提出不短于 500mm 要求。本文重点谈谈⑧ ~ ⑩中涉及设备方面的一些个人看法。[4]
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1 恒温设备技术要求发生了变化
根据 JJG 351 - 1996《工作用廉金属热电偶检定规程》中对测量结果的影响量进行不确定度评定见表 1, 看出温场分布不均匀对测量结果影响很大达到 3. 53μV,对测量结果的不确定度影响比重占第三位,所以对提高恒温设备的技术指标至关重要。新规范对测量结果影响量较大的检定炉温场分布不均匀提高了要求,配置均温块,温场指标由原来有效空间不大于 1℃ ,改为现在轴向温场不大于 0. 5℃ , 径向温场不大于 0. 25℃ ,这样对测得值不确定度的影响就降低了一倍以上。检定炉温场导热主要靠空气流动和热辐射,这两种方式容易受外界影响造成导热不够均匀,在多年的热电偶校正工作中发现检定炉温场很难达到规程规定技术要求, 特别是有负载的情况下温场出现阶梯式温差
 
保证检定炉温场分布均匀, 就需要研究稳态温场的种类和影响因素,在稳态导热中,决定物体内温度分布的是导热系数( 或称导热率) , 金属的导热率好,能起到温场均匀的作用,而将均温块应用在检定炉上可以解决长期以来温场均匀性差的问题。均温块结构是一端封死,一端开口,开口端插入热电偶到其底部,该端可以是单孔或多孔。均温块一般放置检定炉正中心,允许有 10mm 的偏移量,位置最终以上级校正温场时放置位置为准。工作时将检定炉两端炉口用高温棉密封,减少空气的流动,均温块利用金属的导热性能,在控温稳定情况下,均温块的内部分子会快速均匀传递热能, 保持一定范围内有效空间温度均匀,符合新规范技术要求。均温块的材料选择是关键,首先考虑是导热性,各种金属的导热系统是不同的,导热系数愈大的金属, 其导热性愈好。这样的金属在加热时, 温度升高比较迅速和均匀。热量能很快传到整个金属上,容易温度平衡,整体温度均匀,形成一个稳定的空间; 其次校正热电偶时温度加热到 1200℃ , 随着温度升高, 金属原子和氧原子的活力能力增大, 会加速氧化, 强度下降, 必须保证在其温度下不产生塑性变形和断裂; 还要考虑膨胀性, 绝大多数金属在温度升高时, 体积会膨胀, 在制作成品时考虑膨胀因素, 使均温块与检定炉炉体很好配合,更有利于温场的均匀稳定。常见合金材料 GH3030 制作均温块的轴向温场试验数据见表 2,特殊金属材料 DZ125 制作均温块的轴向温场试验数据见表 3。
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从表 2 可以看出在 1000℃ 以下温场分布很好,符合最新规范要求,温度升到 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的变化。表 3 看出由于均温块材料选择合适,正向和反向两次测量轴向温场的温差数据技术指标符合新规范要求。
 
2 增加了补偿导线技术要求和补偿导线的校正方法
新规范 7. 3. 2 条要求标准热电偶和被校热电偶参考端都置于 0℃ , 如果热电偶参考端不为 0℃ , 则需要用标准温度计或温度传感器测量热电偶参考端环境温度,将测得的环境温度用分度表的值进行换算,得到补偿热电动势,对热电偶进行补偿。原因是热电偶参考端温度和其靠近的环境温度是有区别的,特别是永利电玩城官方网站较短、较粗的热电偶, 受热电极热传导的影响, 参考端的温度要高于邻近的环境温度。这样使用标准温度计或温度传感器测量邻近的环境温度,不能真正反映热电偶参考端温度。另外,炉温的不同,热电偶的参考端温度也不同。由于不同类型的电偶有不同的热电特性, 且用同一个参考端热电动势补偿几支热电偶是不合理的, 因此新规范提出了连接补偿导线的具体要求。[4]
 
从表 1 不确定度评定中,看出补偿导线引入的分量是 11. 25μV,影响比重是最大的。新规范 6. 2. 2 条要求补偿导线满足室温到 70℃范围内允许偏差 ± 0. 2℃,K 分度补偿导线在 30℃时,误差 ±8. 45μV,按均匀分布考虑,半宽为 8. 45μV,则标准不确定度为: 8. 45/槡3 =4. 88μV。从技术指标上严格要求,提高永利电玩城官方网站水平。[4]
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在一定温度范围内和所连接的热电偶具有相同热电特性的廉金属导线, 称为热电偶的补偿导线。需要严格筛选符合要求的补偿导线才能使用。自然就需要对补偿导线进行计量永利电玩城官方网站, 焊接成热电偶的测量端应牢固,圆滑,具有金属光泽,无玷污变质,无裂纹,无气孔和夹灰、夹渣等现象。为了减少传热误差和动态误差,要求焊点的尺寸应尽量小些,通常为两倍热电偶丝直径。补偿导线测量端焊接需要专用设备,如何选择设备可参见表 4, 也可以根据工作需要进行合理选择。

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