廉金屬短型熱電偶的校準(zhǔn)及不確定度評(píng)定

摘要：本文介紹了長(zhǎng)度200mm~350mm、測(cè)量范圍300℃~1300℃廉金屬短型熱電偶的一種校準(zhǔn)方法，及檢定爐有效工作區(qū)域的選取和校準(zhǔn)裝置的測(cè)量不確定度評(píng)定。
　　廉金屬短型熱電偶(以下簡(jiǎn)稱熱電偶)具有短小緊.湊、占用空間小、造型上能與測(cè)控溫裝置相協(xié)調(diào)等特點(diǎn),有比較廣泛的用途。但對(duì)于長(zhǎng)度在200mm~350mm的廉金屬短型熱電偶還沒(méi)有現(xiàn)成的檢定規(guī)程，為此我們結(jié)合熱電偶的實(shí)際使用情況,摸索出一種校準(zhǔn)方法。
一、檢定爐溫場(chǎng)有效工作區(qū)域選取
　　校準(zhǔn)熱電偶時(shí),檢定爐的選擇是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，我們采用臥式熱電偶檢定爐,爐體總長(zhǎng)300mm,.爐膛內(nèi)爐管的內(nèi)徑為40mm,短時(shí)最高溫度1100℃,最高溫度出現(xiàn)在檢定爐軸向幾何中心,偏離幾何中心不大于10mm,均勻溫場(chǎng)為在長(zhǎng)度不小于30mm,半徑為15mm范圍內(nèi),任意兩點(diǎn)間溫差不大于1℃。根據(jù)熱電偶校準(zhǔn)時(shí),要能夠達(dá)到裝爐精度,在檢定爐均勻溫場(chǎng)中,取爐管內(nèi)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(chǎng)的有效工作區(qū)域，則該區(qū)域內(nèi)溫差1×5/30=0.17℃。.
二、校正條件項(xiàng)目和方法
　　在校正時(shí),標(biāo)準(zhǔn)器采用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)熱電偶)。電測(cè)系統(tǒng)采用6位半數(shù)字萬(wàn)用表,其允許基本誤差計(jì)算公式為+(50×10^-6×測(cè)量值+35×10^-6x量程),最小分辨力0.uV，量程檔為100mV。多點(diǎn)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)寄生電勢(shì)不大于0.41V。檢.定爐的參數(shù)按選取的溫場(chǎng)有效工作區(qū)域取值。在校正中,熱電偶必須與其配套的延長(zhǎng)型補(bǔ)償導(dǎo)線緊緊連結(jié)后,總長(zhǎng)度不小于600mm,在300℃~1300℃溫度范圍內(nèi),模擬其工作狀態(tài),用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶采用比較法進(jìn)行整體校準(zhǔn)。
其它校準(zhǔn)條件、項(xiàng)目和方法參照檢定規(guī)程JJG351-96(以下簡(jiǎn)稱規(guī)程)相應(yīng)的規(guī)定。
三、測(cè)量不確定度分析
　　廉金屬短型熱電偶校準(zhǔn)裝置在1000℃時(shí)，其測(cè)量不確定度列于表1中。由于標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是在鋅、鋁、銅三個(gè)固定點(diǎn)上進(jìn)行分度的,但其使用時(shí),是在整百度上分度工作用廉金屬熱電偶,因此,整百度點(diǎn)上不確定度由標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在鋅、鋁、銅三個(gè)固定點(diǎn)分度不確定度和整百度計(jì)算公式所帶來(lái)不確定度兩部分組成。
 
注:①為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)熱電偶電勢(shì)時(shí)所引入的不確定度。
②為測(cè)量被校準(zhǔn)熱電偶電勢(shì)時(shí)所引入的不確定度。經(jīng)計(jì)算,在置信概率p=99%時(shí),標(biāo)準(zhǔn)熱電偶整百度點(diǎn)擴(kuò)展不確定度列于表2中
 
　　電測(cè)系統(tǒng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)熱電偶時(shí),允許基本誤差為±4.0uV,相當(dāng)于±0.35℃;測(cè)量被校準(zhǔn)熱電偶時(shí),允許基本誤差為+5.6uV,相當(dāng)于+0.14℃。.
　　轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)寄生電勢(shì)+0.41V,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)熱電偶時(shí)相當(dāng)于±0.03℃;測(cè)量被校準(zhǔn)熱電偶時(shí),相當(dāng)于士0.01℃。
　　檢定點(diǎn)溫度波動(dòng)按規(guī)程要求為小于0.2℃min,取整個(gè)讀數(shù)過(guò)程為不超過(guò)2min，則溫度波動(dòng)為0.4℃。
　　經(jīng)計(jì)算,在置信概率p=95%,校準(zhǔn)溫度為1000℃時(shí),整個(gè)校準(zhǔn)裝置擴(kuò)展不確定度為
Ugs=1.985X0.52≈1.0(℃)
四、校準(zhǔn)實(shí)例
　　現(xiàn)把K型熱電偶各檢定點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果列于表3中。計(jì)量技術(shù)2001No1
 
五、結(jié)論
　　廉金屬短型熱電偶與延長(zhǎng)型補(bǔ)償導(dǎo)線緊緊連結(jié)后,模擬其工作狀態(tài)進(jìn)行整體校準(zhǔn),其結(jié)果真實(shí)可靠。此裝置也可用于由熱電偶、延長(zhǎng)型補(bǔ)償導(dǎo)線和溫度二次儀表組成的測(cè)溫系統(tǒng)的整體校準(zhǔn)。在實(shí)際使用時(shí),可根據(jù)熱電偶校準(zhǔn)后的測(cè)量不確定度和與其相配套的儀器設(shè)備的不確定度,在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上,在儀表顯示值加.上相對(duì)應(yīng)溫度點(diǎn)熱電偶的溫度修正值,在實(shí)際溫度測(cè)量中是切實(shí)可行的。