短型廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范淺析

摘要:通過(guò)對(duì)JF1991-2022《短型廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》JJF1637-2017《廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》以及JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行對(duì)比,分析了范圍計(jì)量特性標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備、校準(zhǔn)方法等方面;并通過(guò)解讀新發(fā)布的短型廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范,總緒了一些校準(zhǔn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。
0引言
　　短型廉金屬熱電偶是電極長(zhǎng)度較短(電極長(zhǎng)度一般為(300~500)mm,金屬套管長(zhǎng)度一般為(300~500)mm)的可拆卸式廉金屬熱電偶和廉金屬鎧裝偶的統(tǒng)稱(chēng)”。JJF1991-2022《短型廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“短型偶規(guī)范”)大部分短型偶是參照J(rèn)JF1637-2017《廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》[2](以下簡(jiǎn)稱(chēng)“廉金屬規(guī)范”)和JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》[3](以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鎧裝偶規(guī)范”)規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)。
　　主要從適用范圍、計(jì)量特性、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備、校準(zhǔn)方法等方面,對(duì)短型偶規(guī)范、廉金屬規(guī)范和鎧裝偶規(guī)范進(jìn)行對(duì)比分析,并總結(jié)短型偶規(guī)范的關(guān)鍵點(diǎn)和主要注意內(nèi)容。
1.適用范圍
　　三種校準(zhǔn)規(guī)范的適用范圍如表1所示。
 
2計(jì)量特性
　　短型偶規(guī)范中，鎧裝偶需測(cè)試絕緣電阻,但最小絕緣電阻要求與鎧裝偶規(guī)范不同;熱電偶允差中,短型偶只給出2級(jí)允差范圍,而廉金屬和鎧裝偶則給出1級(jí)和2級(jí)允差;短型偶與鎧裝偶的2級(jí)允差值相同,但在K、N型測(cè)溫上限存在差異，短型偶上限為1000℃,鎧裝偶為1100℃。三種規(guī)范中，熱電偶和絕緣電阻的允差及溫度適用范圍對(duì)比如表2所示。
 
3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備
3.1標(biāo)準(zhǔn)器
　　廉金屬規(guī)范采用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、一等/二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)器;而短型偶規(guī)范在此基礎(chǔ)上增加了標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì),但只有2級(jí)允差，需滿(mǎn)足2級(jí)偶的二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)器;鎧裝偶規(guī)范相較于短型偶標(biāo)準(zhǔn)器,增加了標(biāo)準(zhǔn)銅-銅鎳熱電偶標(biāo)準(zhǔn)。
3.2電測(cè)儀器
　　廉金屬規(guī)范與鎧裝偶規(guī)范相同,都包含測(cè)量1級(jí)2級(jí)熱電偶、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)電測(cè)設(shè)備技術(shù)指標(biāo);短型偶規(guī)范只有2級(jí)熱電偶和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)電測(cè)設(shè)備技術(shù)要求。
3.3恒溫設(shè)備
　　300℃以下時(shí),恒溫設(shè)備短型偶和廉金屬要求任意兩點(diǎn)的溫差不大于0.1℃,鎧裝偶不大于0.2C。同時(shí),由于短型偶本身長(zhǎng)度限制的特殊性,因此,對(duì)插人的深度,短型偶要求不小于150mm,廉金屬和鎧裝偶不小于200mm。
　　300℃以上時(shí),均要求配置均溫塊,管式爐短型偶規(guī)范中提出爐體長(zhǎng)度約為300mm,而廉金屬和鎧裝偶規(guī)范未做要求?？椎纵S向30mm,要求鎧裝偶和廉金屬溫差絕對(duì)值不大于0.5℃,短型偶溫差不大于1℃;同-截面的空間溫差,要求鎧裝偶和廉金屬不大于0.25℃，短型偶不大于0.5℃。由此可見(jiàn),300℃以上時(shí),短型偶略低于鎧裝偶和廉金屬規(guī)范要求。
3.4轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
　　三種規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的寄生電勢(shì)要求不大于0.5μV。
3.5參考端恒溫器
　　參考端恒溫器為參考端提供的0℃恒溫場(chǎng),均采用允差±0.1℃,深度不小于200mm的冰點(diǎn)器(鎧裝偶深度未有明確要求)。
3.6補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)
　　短型偶要求符合GB/T4989-2013標(biāo)準(zhǔn)中的精密級(jí)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn);廉金屬規(guī)定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的溫度范圍為(室溫~70)℃,允差±0.2℃;鎧裝偶規(guī)范僅要求補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)需經(jīng)校準(zhǔn)。
3.7其他
　　短型偶和鎧裝偶需測(cè)試絕緣電阻,要求該測(cè)試儀器精度等級(jí)不低于10級(jí)。同時(shí),由于采用標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器,因此,短型偶需使用讀數(shù)裝置，并放大倍數(shù)5倍以上,可調(diào)水平。對(duì)比指標(biāo)如表3所示。
 
4校準(zhǔn)方法及數(shù)據(jù)處理
4.1校準(zhǔn)方法
　　校準(zhǔn)方法及參數(shù)設(shè)備對(duì)比如表4所示。三種規(guī)范均采用比較法,至少選取三個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。由于廉金屬規(guī)范要求熱電偶需接人補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)整體進(jìn)行校準(zhǔn),因此,僅限校準(zhǔn)2級(jí)允差。校準(zhǔn)時(shí),短型偶與廉金屬和鎧裝偶不同,當(dāng)校準(zhǔn)300℃以上熱電偶時(shí),規(guī)定檢測(cè)數(shù)量更明確(被檢偶最多4支),其中,可拆卸式短型偶要求被檢偶應(yīng)圍繞標(biāo)準(zhǔn)偶保護(hù)管均勻分布一周,插人均溫塊底部;而鎧裝短型偶是將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶套上保護(hù)管和被檢熱電偶,并分別插人插孔式均溫塊底部，且規(guī)范附錄K中要求插孔式均溫塊插孔數(shù)量一般為5個(gè),即被檢偶數(shù)量不大于4支。
 
4.2數(shù)據(jù)處理
(1)短型偶規(guī)范:當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度計(jì)作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的被校熱電偶熱電勢(shì)值計(jì)算公式。
(2)廉金屬規(guī)范:分別列出標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度計(jì)作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的被校熱電偶熱電勢(shì)值計(jì)算公式。
(3)鎧裝偶規(guī)范:只給出總的被檢偶熱電勢(shì)計(jì)算公式。
5結(jié)論
　　綜上所述,廉金屬和鎧裝偶規(guī)范限制了被檢偶的長(zhǎng)度,相應(yīng)恒溫設(shè)備不能較好地滿(mǎn)足其性能測(cè)試要求;而短型偶規(guī)范中,根據(jù)自身長(zhǎng)度限制,給出2級(jí)熱電偶允差。因此,短型偶規(guī)范,從適用范圍計(jì)量特性、校準(zhǔn)方法等方面,進(jìn)行不同于普通熱電偶校準(zhǔn)方法的改變,不僅較好的解決了該難題,而且更加科學(xué)、合理的反映其計(jì)量特性，為校準(zhǔn)工作提供技術(shù)依據(jù)。