铠装热电偶两种校准方法的比较

摘要:通过JJG351-1996与JJF1262-2010两种方法对8支铠装K型热电偶进行测试，分析得出后者方法的复现性佳，不确定度小，符合铠装廉金属热电偶的固有特性。
0引言
　　热电偶按结构类型分类，可分为装配式热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶及各种专用热电偶。装配式热电偶通常由热电极、绝缘材料、保护管和接线盒等部分组成。铠装热电偶由热电极.绝缘材料和金属套管组合在一起，并经拉伸而成的组合式热电偶。与装配式热电偶相比，铠装热电偶热惯性小，响应速度快;体积小，热容量小;可挠性好;机械性能、耐介质化学腐蚀性能好。
　　在JJF1262--2010《铠装热电偶校准规范》川公布实施之前，并没有专门针对铠装热电偶的特殊性能实施的规程或规范。因此，一般都参照JJG351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》12进行校准，即将铠装热电偶与传统装配式热电偶一样，捆扎成束放人检定炉中校准。因为外壳是金属材料的铠装热电偶，在被捆扎成束放入炉内后，从测量端区沿着电缆导热较大，而且，炉内还存在热对流与热辐射等.导致温场变化,使热电偶束受热不均匀，最终导致测量结果分散性较大。根据JJF1262--2010校准300℃以上铠装廉金属热电偶时，在管式炉中配置带插孔的均温块，提供恒定的均匀温场;在卧式检定炉内放置均温块后，炉中心为金属，没有空气对流，传热方式以导热为主，温度波动小，故温场比较稳定。
为了验证两种方法在300℃以上对铠装廉金属热电偶测量结果的影响，进行比较试验。
1试验内容
1.1使用设备
1)标准器:一等标准铂铑10-铂热电偶。
2)电测设备:数字多用表KIETHLY2010,最大允许误差±(0.0037%读数+0.0009%量程)。
3)恒温设备:热电偶检定炉PWKJ-100M。
　　放置均温块前，轴向均匀温度场140mm任意两点间温差≤1℃;径向温度场任意两点间温差≤0.2℃。
　　放置均温块后，孔底起算，轴向30mm内温差0.3℃;孔底部同一截面任意孔问温差绝对值0.12℃。
4)扫描开关:WJ-3H，寄生电势≤0.2μV
5)被检:8支铠装K型热电偶(带补偿导线)
1.2试验方法
1.2.1JJG351-1996测量方法(管式炉未放置插孔均温块)
　　将一等标准铂铑10-铂热电偶套上高铝保护管,与被检铠装K型廉金属热电偶用细镍铬丝捆扎成圆形一束，被检热电偶测量端围绕标准热电偶测量端均匀分布一周，并确保处于垂直标准热电偶同--截面上。然后将捆扎成束的热电偶插入检定炉中间位置，深度约300mm。标准热电偶的参考端与铜导线连接后放人冰瓶，铜导线另一端连接转换开关。被检铠装热电偶的补偿导线与铜导线连接后放入冰瓶，铜导线另一端同样连接转换开关。然后开启自动测试软件，当温度符合要求时进行测量。每支热电偶进行4次读数，取4次读数的平均值。每次独立实验完成后，检定炉冷却至室温，取出所有热电偶重新捆扎后再进行实验。实验测试703个温度点，分别为400℃与1000℃,结果如表1.表2所示。
 
1.2.2JJF1262-2010(管式炉放置插孔均温块)
　　与1.2.1方法在同一实验室环境条件下，采用了同一套实验装置。区别在于热电偶检定炉中放置了插孔均温块，均温块的几何中心放置于检定炉的均匀温度场中心。然后将标准热电偶同样套上高铝保护管，与被检铠装热电偶分别插入均温块至孔底，并确保不会弹出。其他测量方法同1.2.1。实验测试两个温度点，分别为400℃与1000℃,结果如表3.表4所示。
 
1.3两种方法的比较
　　由图1、图2可见，未放置插孔均温块的实验标准差最大值为1.3℃,最小为0.1℃;放置插孔均温块的实验标准差最大值为0.4℃，最小为0.1℃。后者的标准差多数较前者小，且较为稳定。评估两种方法的测量不确定度，400℃时U=1.5℃(k=2),1000℃时U=1.2℃(k=2);放置插孔均温块400℃与1000℃时U=0.6℃(k=2),较未放置插孔均温块小了近1倍，并小于允差绝对值的1/3。
 
2结语
　　通过比较实验，插孔均温块对铠装廉金属热电偶的测量结果有大幅度的改善，复现性佳，不确定度更小。可见，依据JJF1262-2010对铠装廉金属.热电偶进行校准，在管式炉中配置带插孔的均温块,能够提供恒定的均匀温场，温度波动小，温场比较稳定。实验结果更为正确、可靠。