短型热电偶测温装置的整体检定

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为解决短型热电偶示值检定中，因参考端温度补偿难以准确测量，给检定结果带来的误差，周爱民工程师将短型热电偶测温装置进行整体检定，从而解决了短型热电偶的示值检定问题。
工作用廉金属热电偶检定规程(JJG 351-1996)，适用于长度不小于750mm的新制造和使用中的分度号为K型、N型、E型、J型热电偶在-40～1300℃范围内的检定。但长度小于750mm的上述分度号的热电偶示值检定，国家暂无检定规程。为此,我们参照JJG 351-1996工业用廉金属热电偶检定规程相关的技术要求，对短偶测温装置进行整体检定。
一、技术要求
1、被检短偶测温装置必须由相同分度号的温度仪表，补偿导线及短型热电偶所组成。
2、在成套测温装置中，短型热电偶的外观，必须符合JJG 351-96规程中第3.1、3.2条的要求，否则不予检定。
3、成套测温装置中的温度仪表应在整体检定前，按照国家相关的检定规程进行检定，使其符合规程中所有技术要求。
4、被检短偶测温装置的允许基本误差，按下式计算：

公式中，Δt允为被检短偶测温装置的允许基本误差；Δt1为短型热电偶的允差℃；Δt2为测温仪表的允差℃；Δt3为补偿导线的允差℃。
二、检定条件
1、标准铂铑10-铂热电偶标准检定装置(包括标准直流电位差计及其配套仪表)。
2、仪器设备
①参考端恒温器，恒温器内温度为(0±0.1)℃。
②管式检定炉，炉体总长度约为300mm，加热管内径约为30mm，常用最高温度为1100℃，最高温度应出现在检定炉轴的几何中心处，偏离应不超过10mm，在检定炉炉膛中偏离轴向几何中心20mm的范围内，轴向温度梯度应不超过0.4℃/10mm。
③控温设备应满足检定要求。
④电测设备环境条件应符合使用要求。
三、检定项目和检定方法
1、经外观检查合格的新制短热电偶，在检定前,应在最高检定温度下退火2小时后，随炉冷却至室温，使用中的短热电偶可不退火。
2、短热电偶的示值检定点温度，按偶丝材料及电极直径粗细确定，如JJG 351-1996表3之规定，也可根据使用单位工艺技术要求确定检定点温度，但不应少于3点。
3、二等标准热电偶与被检测温装置中的短偶工作端应具有相同温度,并执行JJG 351-1996规程中第11.1、11.2、11.3条装炉规定。
4、检定时，捆扎成一束的短偶总数包括标准偶在内不应超过3支。
5、检定顺序由低温向高温逐点升温检定，炉温偏离检定点温度不应超过±5℃。
6、检定时，连接线路如图1所示，直接测量标准偶和读取被检测温装置的示值。当炉温升到检定点温度而炉温变化每分钟小于0.2℃时，从标准偶开始，按下列顺序依次测量：标→被1→被2→被2→被1→标， 读数应迅速准确，时间间隔应相近，测量读数不应少于4次，测量时炉温变化不大于±0.25℃。

图1   热电偶检定系统接线
7、检定时,被检装置示值误差ΔE用下式计算：

公式中,ΔE为被检测温装置在某检定点温度下，热电动势误差值； 被为被检测温装置在检定点温度下，仪表显示的算术平均值；标为标准偶在某检定点温度下测得的热电势算术平均值；E标为标准偶证书上某检定点温度下的热电势值；E分为被检短偶分度表上查得的某检定点温度下的热电势值；S被、S标分别为被检短偶、标准偶在某检定点温度下的微分热电动势值。
四、实例
例：在300℃时,测温装置示值误差计算。
测温装置中,温度仪表量程为0-600℃,准确度为0.5级,允差±3.0℃；补偿导线为精密级，允差为±1.5℃；短偶为E型，准确度Ⅱ级，允差±2.5℃。在300℃附近测得标准铂铑10-铂热电偶的热电动势算术平均值为2.310mV，被检测温装置算术平均值为302℃(标准偶参考端为0℃)。
从二等标准热电偶检定证书中查得300℃时热电动势值E标为2.321mV；从被检测温装置显示的302℃在E型偶分度表中查得相当于21.192mV；E型偶分度表中查得300℃时相当于21.036mV；从热电偶微分热电势表中查得300℃时；S标、S被为1℃分别相当于0.010mV，0.078mV，将以上数值代入下式，可计算出被检测温装置示值误差ΔE值，

        
则被检测温装置在300℃时示值误差Δt为:

被检测温装置允许基本误差Δt允为:

由于Δt小于Δt允，故被检测温装置在300℃时的示值误差合格。
五、结论
整体检定测温装置示值误差的方法，是对分立元件检定方法的补充，在检定时如果测温装置示值超差，可利用调整温度仪表示值误差范围的方法来解决，但必须保证温度仪表在允许误差合格范围内。

王栋春

非常专业的电工基础知识