廉金屬短型熱電偶的校準及不確定度評定

摘要：本文介紹了長度200mm~350mm、測量范圍300℃~1300℃廉金屬短型熱電偶的一種校準方法，及檢定爐有效工作區域的選取和校準裝置的測量不確定度評定。
　　廉金屬短型熱電偶(以下簡稱熱電偶)具有短小緊.湊、占用空間小、造型上能與測控溫裝置相協調等特點,有比較廣泛的用途。但對于長度在200mm~350mm的廉金屬短型熱電偶還沒有現成的檢定規程，為此我們結合熱電偶的實際使用情況,摸索出一種校準方法。
一、檢定爐溫場有效工作區域選取
　　校準熱電偶時,檢定爐的選擇是非常關鍵的一個環節，我們采用臥式熱電偶檢定爐,爐體總長300mm,.爐膛內爐管的內徑為40mm,短時最高溫度1100℃,最高溫度出現在檢定爐軸向幾何中心,偏離幾何中心不大于10mm,均勻溫場為在長度不小于30mm,半徑為15mm范圍內,任意兩點間溫差不大于1℃。根據熱電偶校準時,要能夠達到裝爐精度,在檢定爐均勻溫場中,取爐管內腔半徑為12mm,沿軸線與最高溫度中心偏離不大于5mm這一段,作為溫場的有效工作區域，則該區域內溫差1×5/30=0.17℃。.
二、校正條件項目和方法
　　在校正時,標準器采用二等標準鉑銠10-鉑熱電偶(以下簡稱標準熱電偶)。電測系統采用6位半數字萬用表,其允許基本誤差計算公式為+(50×10^-6×測量值+35×10^-6x量程),最小分辨力0.uV，量程檔為100mV。多點轉換開關寄生電勢不大于0.41V。檢.定爐的參數按選取的溫場有效工作區域取值。在校正中,熱電偶必須與其配套的延長型補償導線緊緊連結后,總長度不小于600mm,在300℃~1300℃溫度范圍內,模擬其工作狀態,用標準熱電偶采用比較法進行整體校準。
其它校準條件、項目和方法參照檢定規程JJG351-96(以下簡稱規程)相應的規定。
三、測量不確定度分析
　　廉金屬短型熱電偶校準裝置在1000℃時，其測量不確定度列于表1中。由于標準熱電偶是在鋅、鋁、銅三個固定點上進行分度的,但其使用時,是在整百度上分度工作用廉金屬熱電偶,因此,整百度點上不確定度由標準熱電偶在鋅、鋁、銅三個固定點分度不確定度和整百度計算公式所帶來不確定度兩部分組成。
 
注:①為測量標準熱電偶電勢時所引入的不確定度。
②為測量被校準熱電偶電勢時所引入的不確定度。經計算,在置信概率p=99%時,標準熱電偶整百度點擴展不確定度列于表2中
 
　　電測系統測量標準熱電偶時,允許基本誤差為±4.0uV,相當于±0.35℃;測量被校準熱電偶時,允許基本誤差為+5.6uV,相當于+0.14℃。.
　　轉換開關寄生電勢+0.41V,測量標準熱電偶時相當于±0.03℃;測量被校準熱電偶時,相當于士0.01℃。
　　檢定點溫度波動按規程要求為小于0.2℃min,取整個讀數過程為不超過2min，則溫度波動為0.4℃。
　　經計算,在置信概率p=95%,校準溫度為1000℃時,整個校準裝置擴展不確定度為
Ugs=1.985X0.52≈1.0(℃)
四、校準實例
　　現把K型熱電偶各檢定點校準結果列于表3中。計量技術2001No1
 
五、結論
　　廉金屬短型熱電偶與延長型補償導線緊緊連結后,模擬其工作狀態進行整體校準,其結果真實可靠。此裝置也可用于由熱電偶、延長型補償導線和溫度二次儀表組成的測溫系統的整體校準。在實際使用時,可根據熱電偶校準后的測量不確定度和與其相配套的儀器設備的不確定度,在滿足工藝要求的基礎上,在儀表顯示值加.上相對應溫度點熱電偶的溫度修正值,在實際溫度測量中是切實可行的。