廉金属短型热电偶的校准及不确定度评定

摘要：本文介绍了长度200mm~350mm、测量范围300℃~1300℃廉金属短型热电偶的一种校准方法，及检定炉有效工作区域的选取和校准装置的测量不确定度评定。
　　廉金属短型热电偶(以下简称热电偶)具有短小紧.凑、占用空间小、造型上能与测控温装置相协调等特点,有比较广泛的用途。但对于长度在200mm~350mm的廉金属短型热电偶还没有现成的检定规程，为此我们结合热电偶的实际使用情况,摸索出一种校准方法。
一、检定炉温场有效工作区域选取
　　校准热电偶时,检定炉的选择是非常关键的一个环节，我们采用卧式热电偶检定炉,炉体总长300mm,.炉膛内炉管的内径为40mm,短时最高温度1100℃,最高温度出现在检定炉轴向几何中心,偏离几何中心不大于10mm,均匀温场为在长度不小于30mm,半径为15mm范围内,任意两点间温差不大于1℃。根据热电偶校准时,要能够达到装炉精度,在检定炉均匀温场中,取炉管内腔半径为12mm,沿轴线与最高温度中心偏离不大于5mm这一段,作为温场的有效工作区域，则该区域内温差1×5/30=0.17℃。.
二、校正条件项目和方法
　　在校正时,标准器采用二等标准铂铑10-铂热电偶(以下简称标准热电偶)。电测系统采用6位半数字万用表,其允许基本误差计算公式为+(50×10^-6×测量值+35×10^-6x量程),最小分辨力0.uV，量程档为100mV。多点转换开关寄生电势不大于0.41V。检.定炉的参数按选取的温场有效工作区域取值。在校正中,热电偶必须与其配套的延长型补偿导线紧紧连结后,总长度不小于600mm,在300℃~1300℃温度范围内,模拟其工作状态,用标准热电偶采用比较法进行整体校准。
其它校准条件、项目和方法参照检定规程JJG351-96(以下简称规程)相应的规定。
三、测量不确定度分析
　　廉金属短型热电偶校准装置在1000℃时，其测量不确定度列于表1中。由于标准热电偶是在锌、铝、铜三个固定点上进行分度的,但其使用时,是在整百度上分度工作用廉金属热电偶,因此,整百度点上不确定度由标准热电偶在锌、铝、铜三个固定点分度不确定度和整百度计算公式所带来不确定度两部分组成。
 
注:①为测量标准热电偶电势时所引入的不确定度。
②为测量被校准热电偶电势时所引入的不确定度。经计算,在置信概率p=99%时,标准热电偶整百度点扩展不确定度列于表2中
 
　　电测系统测量标准热电偶时,允许基本误差为±4.0uV,相当于±0.35℃;测量被校准热电偶时,允许基本误差为+5.6uV,相当于+0.14℃。.
　　转换开关寄生电势+0.41V,测量标准热电偶时相当于±0.03℃;测量被校准热电偶时,相当于士0.01℃。
　　检定点温度波动按规程要求为小于0.2℃min,取整个读数过程为不超过2min，则温度波动为0.4℃。
　　经计算,在置信概率p=95%,校准温度为1000℃时,整个校准装置扩展不确定度为
Ugs=1.985X0.52≈1.0(℃)
四、校准实例
　　现把K型热电偶各检定点校准结果列于表3中。计量技术2001No1
 
五、结论
　　廉金属短型热电偶与延长型补偿导线紧紧连结后,模拟其工作状态进行整体校准,其结果真实可靠。此装置也可用于由热电偶、延长型补偿导线和温度二次仪表组成的测温系统的整体校准。在实际使用时,可根据热电偶校准后的测量不确定度和与其相配套的仪器设备的不确定度,在满足工艺要求的基础上,在仪表显示值加.上相对应温度点热电偶的温度修正值,在实际温度测量中是切实可行的。