热电偶检定炉温场均匀性测试方法探讨

一.热电偶检定炉轴向温场的测试方法
      测试温场的目的就是找出检定炉有效工作区域内任意两点间的最大温差即温场均匀度。前提是测量过程中或在测量任意点的温度时都应在设定的同一个温度下进行。为此,首先选两支标准热电偶,-支作标准偶固定偶)另一支作测量偶移动偶)测量偶在检定炉轴线上移动测量各，点的热电动势求出轴向温场的分布情况如图1、图2所示。根据检定炉端口尺寸再选两个直径与之对应的定位块如图3所示。

       测试前将定位块放在炉端口使其与炉端口贴紧并装好控温热电偶炉两端最好都使用定位块。用一干净长瓷管预先量好炉膛长度确定炉中心坐标原点0点)然后在测量偶的瓷管上量好炉中心到炉口的长度并从测量端向参考端每隔10mm做一记号标上-4+4坐标暇定这段区域定为有效工作区)
       将测量偶和标准偶分别插入如图2所示的孔1和孔2,测量端分别处于炉轴线中点同一截面处并使测量偶处于炉轴线上。两支热电偶参考端分别插入冰瓶里暴露在炉外的热电偶部分用能移动的支架固定好。通过转换开关与电测设备相连将检定炉温度设定为1000℃。
       当炉温偏离设定温度:+5℃内,变化不大于0.1℃/min时即开始测量。
       分别读取标准偶和测量偶在炉中心坐标原点0点的热电动势值再移动测量偶分别至如图1所示的-4.-3.-2.-1.0、1.2.3.4各点。每测量一个点时分别读取测量偶和标准偶的热电动势值注意标准偶的位置始终保持不变监视炉温的变化)
       每一个点经过4次测量算出测量偶和标准偶各点的热电动势平均值。其中标准偶原点”的热电动势值作为各点测量偶的参照值。即在测量其他各点的热电动势值E.后,如果标准偶的数值不变同一温度下)则测量偶在该点热电动势对坐标原点热电动势E侧。的差值,换算成温度即是轴线.上测量点G对中心原点0的温差。当从-4点到+4点测量结束后，可得到检定炉轴向温场分布情况及任意两点的温差即是轴向温场的均匀度。其表达式为:

       这样根据检定炉温场分布情况求出温度梯度及温场任意两点间温差等各项指标。
二、热电偶检定炉径向温场的测试方法
       选两支标准热电偶,-支作测量偶另-支作标准偶,分别插入定位块如图4的孔1、孔2位置。标准偶固定在炉轴线上(位置固定不变监视炉温的变化)两支偶测量端分别处于炉轴线0点同-截面上暴露在炉外的热电偶部分用支架固定好参考端插到冰瓶里通过转换开关与电测设备连接。当炉温度偏离设定温度t5℃内变化不大于0.1℃/min时开始测量。读取测量偶和标准偶处于0点的热电动势值然后将定位块旋转90°、180°、270°,最后回到起点。每支偶在各点分别进行4次读数求其热电动势的平均值。将标准偶在i点与0点的热电势差值对测量偶在各点的热电动势平均值进行修正,换算成温度,得到检定炉径向温场分布情况。计算各点之间的最大差值作为径向温场温差。此测量可在有效工作区的_3.-2、-1.0.+1.+2.+3截面上进行类似于轴向温场测量。

       最终,由轴向和径向温场中找出两个最大差值这才是检定炉真实的温场均匀性指标。
三、标准不确定度的评定
       以热电偶检定炉轴向温场的测试情况为例进行不确定度的分析其不确定度主要来源于:
1.输入量Ex;和E青。热电动势测量的不重复性、电测设备误差、转换开关寄生电势、热电偶参考端不为0°C、热电偶电极不均匀、炉温波动。
由于测量是在12h之内故可认为测量中标准偶的不稳定性降至最低,自身变化忽略不计。
2.输入量`E标i;和E标0引入的不确定度评定方法与三、
1中的情况相同。
       经计算测量结果扩展不确定度为0.26℃取包含因子k=2。
四、结束语
       通过上述分析可以看出本文提出的检定炉温场均匀性测试方法简单、易行不确定度评定比较合理。在此提出供计量部门和有关热电偶检定炉生产测量工作的人员参考。