短型廉金属热电偶校准规范浅析

摘要:通过对JF1991-2022《短型廉金属热电偶校准规范》JJF1637-2017《廉金属热电偶校准规范》以及JJF1262-2010《铠装热电偶校准规范》进行对比,分析了范围计量特性标准器及配套设备、校准方法等方面;并通过解读新发布的短型廉金属热电偶校准规范,总绪了一些校准过程中的注意事项。
0引言
　　短型廉金属热电偶是电极长度较短(电极长度一般为(300~500)mm,金属套管长度一般为(300~500)mm)的可拆卸式廉金属热电偶和廉金属铠装偶的统称”。JJF1991-2022《短型廉金属热电偶校准规范》(以下简称“短型偶规范”)大部分短型偶是参照JJF1637-2017《廉金属热电偶校准规范》[2](以下简称“廉金属规范”)和JJF1262-2010《铠装热电偶校准规范》[3](以下简称“铠装偶规范”)规范进行校准。
　　主要从适用范围、计量特性、测量标准及配套设备、校准方法等方面,对短型偶规范、廉金属规范和铠装偶规范进行对比分析,并总结短型偶规范的关键点和主要注意内容。
1.适用范围
　　三种校准规范的适用范围如表1所示。
 
2计量特性
　　短型偶规范中，铠装偶需测试绝缘电阻,但最小绝缘电阻要求与铠装偶规范不同;热电偶允差中,短型偶只给出2级允差范围,而廉金属和铠装偶则给出1级和2级允差;短型偶与铠装偶的2级允差值相同,但在K、N型测温上限存在差异，短型偶上限为1000℃,铠装偶为1100℃。三种规范中，热电偶和绝缘电阻的允差及温度适用范围对比如表2所示。
 
3测量标准及配套设备
3.1标准器
　　廉金属规范采用二等标准铂电阻温度计、一等/二等标准铂铑10-铂热电偶作为标准器;而短型偶规范在此基础上增加了标准水银温度计,但只有2级允差，需满足2级偶的二等标准铂铑10-铂热电偶作为标准器;铠装偶规范相较于短型偶标准器,增加了标准铜-铜镍热电偶标准。
3.2电测仪器
　　廉金属规范与铠装偶规范相同,都包含测量1级2级热电偶、二等标准铂电阻温度计电测设备技术指标;短型偶规范只有2级热电偶和二等标准铂电阻温度计电测设备技术要求。
3.3恒温设备
　　300℃以下时,恒温设备短型偶和廉金属要求任意两点的温差不大于0.1℃,铠装偶不大于0.2C。同时,由于短型偶本身长度限制的特殊性,因此,对插人的深度,短型偶要求不小于150mm,廉金属和铠装偶不小于200mm。
　　300℃以上时,均要求配置均温块,管式炉短型偶规范中提出炉体长度约为300mm,而廉金属和铠装偶规范未做要求。孔底轴向30mm,要求铠装偶和廉金属温差绝对值不大于0.5℃,短型偶温差不大于1℃;同-截面的空间温差,要求铠装偶和廉金属不大于0.25℃，短型偶不大于0.5℃。由此可见,300℃以上时,短型偶略低于铠装偶和廉金属规范要求。
3.4转换开关
　　三种规范对转换开关的寄生电势要求不大于0.5μV。
3.5参考端恒温器
　　参考端恒温器为参考端提供的0℃恒温场,均采用允差±0.1℃,深度不小于200mm的冰点器(铠装偶深度未有明确要求)。
3.6补偿导线
　　短型偶要求符合GB/T4989-2013标准中的精密级补偿导线;廉金属规定补偿导线的温度范围为(室温~70)℃,允差±0.2℃;铠装偶规范仅要求补偿导线需经校准。
3.7其他
　　短型偶和铠装偶需测试绝缘电阻,要求该测试仪器精度等级不低于10级。同时,由于采用标准水银温度计作为标准器,因此,短型偶需使用读数装置，并放大倍数5倍以上,可调水平。对比指标如表3所示。
 
4校准方法及数据处理
4.1校准方法
　　校准方法及参数设备对比如表4所示。三种规范均采用比较法,至少选取三个温度点进行校准。由于廉金属规范要求热电偶需接人补偿导线整体进行校准,因此,仅限校准2级允差。校准时,短型偶与廉金属和铠装偶不同,当校准300℃以上热电偶时,规定检测数量更明确(被检偶最多4支),其中,可拆卸式短型偶要求被检偶应围绕标准偶保护管均匀分布一周,插人均温块底部;而铠装短型偶是将标准热电偶套上保护管和被检热电偶,并分别插人插孔式均温块底部，且规范附录K中要求插孔式均温块插孔数量一般为5个,即被检偶数量不大于4支。
 
4.2数据处理
(1)短型偶规范:当标准水银温度计、标准铂电阻温度计以及标准热电偶温度计作为测量标准时的被校热电偶热电势值计算公式。
(2)廉金属规范:分别列出标准铂电阻温度计以及标准热电偶温度计作为测量标准时的被校热电偶热电势值计算公式。
(3)铠装偶规范:只给出总的被检偶热电势计算公式。
5结论
　　综上所述,廉金属和铠装偶规范限制了被检偶的长度,相应恒温设备不能较好地满足其性能测试要求;而短型偶规范中,根据自身长度限制,给出2级热电偶允差。因此,短型偶规范,从适用范围计量特性、校准方法等方面,进行不同于普通热电偶校准方法的改变,不仅较好的解决了该难题,而且更加科学、合理的反映其计量特性，为校准工作提供技术依据。