热电偶法测量温升的影响因素和不确定度

　　热电偶法是将热电偶粘贴在设备部件表面通过温度测量仪测量设备部件表面的温度来计算出温升。
　　用热电偶法测量温升的影响因素包括热电偶、温度测量仪、胶粘剂和测试的环境条件试验工程师的操作水平等。其中胶粘剂导热性的影响相对最大,但胶粘剂的供应商往往无法提供其导热系数或不确定度这就需要对胶粘剂进行验证。
　　胶粘剂导热性的验证
　　用比较的方法来验证胶粘剂的导热性:在同一捆K型热电偶线中截取两条各2m长的线,制成热电偶分别编号为:1l#. 2#测试布局如图1 :
 
　　测试方案1 :1#热电偶用螺钉压接在铜板上2#热电偶用厚度为0.8mm的胶水粘接在铜板上表1为测试结果。
 
　　测试方案2 :1#热电偶用厚度为0.8mm的胶水粘接在铜板.上2#热电偶用螺钉压接在铜板上，
　　测试结果见表2.
 
　　从表1和表2的数据可大致看出随着温度升高胶粘剂导热性能逐步变差,正常测量温度(不超过110C)的导热误差大约在2℃以内。
　　热电偶法测量温升的不确定度
　　以文章所在试验室为例假定测试温度为100C。
1.测试设备及测试条件
　　测量设备:DR230温度测量仪
　　K型热电偶
测量条件温度15℃~35℃
相对湿度45%~75%
气压86kPa~106kPa
电源电压220(1+5%)V
测试框图:
 
2.不确定度的来源
1 ) DR- -230温度测量仪的测量误差
　　从DR-230温度测量仪说明书中查到其测量误差为渎数的±0.05%+0.7℃;
　　所以δ1=100x0.05%+0.7=0.75(℃)。
2)热电偶误差:
　　热电偶为K型，规格书上的误差为0.4T或±1.5℃检定结果其误差为±1.2℃( 0~200℃ );
所以δ2取±1.5℃.
3) DR -230温度测量仪的校准不确定度:
　　DR- 230温度测量仪2004年校准证书为±0.3% k=2 ;
所以δ3=100<0.3%=03(℃)。
4)热电偶粘贴状态误差:
由上述验证可知δ4=+2℃。
5 )环境温度、通风状况的误差:
　　温升测试是在封闭的小房间内进行,环境温度、通风状况的误差应可以小于0.5℃，δ5取±0.5℃。
3.不确定度评定的数学模型
Y=X1+X2+X3+X4+X5
Y--温度测试值;
X1--温度测量仪的示值;
X2--热电偶不确定度;
X3--温度测量仪的校准不确定度; .
X4--热电偶粘贴状态不确定度; .
X5--环境温度、通风状况不确定度。
4.测量不确定度的各个分量
1温度测量仪的示值( X1 )的B类标准不确定度:
Um=0.75/V3 =0.43C ;
2)热电偶(X2)的B类标准不确定度:
UB1=1.5/√3 =0.83℃;
3)温度测量仪校准( Xz不确定度:
UB2=0.3/√2=0.15℃ ;
4 )热电偶粘贴状态(X)的B类不确定度:
UB4=2/√3 =1.15℃
5)环境温度、通风状况(X5)的B类不确定度:
UB4=0.5/√3 =0.29℃
5.测量不确定度评定步骤与数学推导
 
　　系统测量值呈正态分布k=2
所以:U=kUc=2x1.51=3.0℃
6.测量不确定度及其表示
　　该项目测量不确定度为U=3.0℃ (k=2 )
　　可见热电偶法测量温升的不确定度超过3℃在测试中.遇到临界值时就应该考虑测量不确定度。另外还可以通过修正的方法来提高测量的准确性,从上述胶水导热性的验证中可知其误差均为负偏差可以描出偏差曲线对各温度点进行修正洞一批热电偶的偏差往往也是-一个方向可以通过温度测量仪设置的补偿温度对热电偶偏差进行补偿。