熱電偶檢定爐溫場(chǎng)均勻性測(cè)試方法探討

一.熱電偶檢定爐軸向溫場(chǎng)的測(cè)試方法
      測(cè)試溫場(chǎng)的目的就是找出檢定爐有效工作區(qū)域內(nèi)任意兩點(diǎn)間的最大溫差即溫場(chǎng)均勻度。前提是測(cè)量過(guò)程中或在測(cè)量任意點(diǎn)的溫度時(shí)都應(yīng)在設(shè)定的同一個(gè)溫度下進(jìn)行。為此,首先選兩支標(biāo)準(zhǔn)熱電偶,-支作標(biāo)準(zhǔn)偶固定偶)另一支作測(cè)量偶移動(dòng)偶)測(cè)量偶在檢定爐軸線上移動(dòng)測(cè)量各，點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)求出軸向溫場(chǎng)的分布情況如圖1、圖2所示。根據(jù)檢定爐端口尺寸再選兩個(gè)直徑與之對(duì)應(yīng)的定位塊如圖3所示。

       測(cè)試前將定位塊放在爐端口使其與爐端口貼緊并裝好控溫?zé)犭娕紶t兩端最好都使用定位塊。用一干凈長(zhǎng)瓷管預(yù)先量好爐膛長(zhǎng)度確定爐中心坐標(biāo)原點(diǎn)0點(diǎn))然后在測(cè)量偶的瓷管上量好爐中心到爐口的長(zhǎng)度并從測(cè)量端向參考端每隔10mm做一記號(hào)標(biāo)上-4+4坐標(biāo)暇定這段區(qū)域定為有效工作區(qū))
       將測(cè)量偶和標(biāo)準(zhǔn)偶分別插入如圖2所示的孔1和孔2,測(cè)量端分別處于爐軸線中點(diǎn)同一截面處并使測(cè)量偶處于爐軸線上。兩支熱電偶參考端分別插入冰瓶里暴露在爐外的熱電偶部分用能移動(dòng)的支架固定好。通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與電測(cè)設(shè)備相連將檢定爐溫度設(shè)定為1000℃。
       當(dāng)爐溫偏離設(shè)定溫度:+5℃內(nèi),變化不大于0.1℃/min時(shí)即開(kāi)始測(cè)量。
       分別讀取標(biāo)準(zhǔn)偶和測(cè)量偶在爐中心坐標(biāo)原點(diǎn)0點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)值再移動(dòng)測(cè)量偶分別至如圖1所示的-4.-3.-2.-1.0、1.2.3.4各點(diǎn)。每測(cè)量一個(gè)點(diǎn)時(shí)分別讀取測(cè)量偶和標(biāo)準(zhǔn)偶的熱電動(dòng)勢(shì)值注意標(biāo)準(zhǔn)偶的位置始終保持不變監(jiān)視爐溫的變化)
       每一個(gè)點(diǎn)經(jīng)過(guò)4次測(cè)量算出測(cè)量偶和標(biāo)準(zhǔn)偶各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)平均值。其中標(biāo)準(zhǔn)偶原點(diǎn)”的熱電動(dòng)勢(shì)值作為各點(diǎn)測(cè)量偶的參照值。即在測(cè)量其他各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)值E.后,如果標(biāo)準(zhǔn)偶的數(shù)值不變同一溫度下)則測(cè)量偶在該點(diǎn)熱電動(dòng)勢(shì)對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)熱電動(dòng)勢(shì)E側(cè)。的差值,換算成溫度即是軸線.上測(cè)量點(diǎn)G對(duì)中心原點(diǎn)0的溫差。當(dāng)從-4點(diǎn)到+4點(diǎn)測(cè)量結(jié)束后，可得到檢定爐軸向溫場(chǎng)分布情況及任意兩點(diǎn)的溫差即是軸向溫場(chǎng)的均勻度。其表達(dá)式為:

       這樣根據(jù)檢定爐溫場(chǎng)分布情況求出溫度梯度及溫場(chǎng)任意兩點(diǎn)間溫差等各項(xiàng)指標(biāo)。
二、熱電偶檢定爐徑向溫場(chǎng)的測(cè)試方法
       選兩支標(biāo)準(zhǔn)熱電偶,-支作測(cè)量偶另-支作標(biāo)準(zhǔn)偶,分別插入定位塊如圖4的孔1、孔2位置。標(biāo)準(zhǔn)偶固定在爐軸線上(位置固定不變監(jiān)視爐溫的變化)兩支偶測(cè)量端分別處于爐軸線0點(diǎn)同-截面上暴露在爐外的熱電偶部分用支架固定好參考端插到冰瓶里通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與電測(cè)設(shè)備連接。當(dāng)爐溫度偏離設(shè)定溫度t5℃內(nèi)變化不大于0.1℃/min時(shí)開(kāi)始測(cè)量。讀取測(cè)量偶和標(biāo)準(zhǔn)偶處于0點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)值然后將定位塊旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°,最后回到起點(diǎn)。每支偶在各點(diǎn)分別進(jìn)行4次讀數(shù)求其熱電動(dòng)勢(shì)的平均值。將標(biāo)準(zhǔn)偶在i點(diǎn)與0點(diǎn)的熱電勢(shì)差值對(duì)測(cè)量偶在各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)平均值進(jìn)行修正,換算成溫度,得到檢定爐徑向溫場(chǎng)分布情況。計(jì)算各點(diǎn)之間的最大差值作為徑向溫場(chǎng)溫差。此測(cè)量可在有效工作區(qū)的_3.-2、-1.0.+1.+2.+3截面上進(jìn)行類似于軸向溫場(chǎng)測(cè)量。

       最終,由軸向和徑向溫場(chǎng)中找出兩個(gè)最大差值這才是檢定爐真實(shí)的溫場(chǎng)均勻性指標(biāo)。
三、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定
       以熱電偶檢定爐軸向溫場(chǎng)的測(cè)試情況為例進(jìn)行不確定度的分析其不確定度主要來(lái)源于:
1.輸入量Ex;和E青。熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)量的不重復(fù)性、電測(cè)設(shè)備誤差、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)寄生電勢(shì)、熱電偶參考端不為0°C、熱電偶電極不均勻、爐溫波動(dòng)。
由于測(cè)量是在12h之內(nèi)故可認(rèn)為測(cè)量中標(biāo)準(zhǔn)偶的不穩(wěn)定性降至最低,自身變化忽略不計(jì)。
2.輸入量`E標(biāo)i;和E標(biāo)0引入的不確定度評(píng)定方法與三、
1中的情況相同。
       經(jīng)計(jì)算測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為0.26℃取包含因子k=2。
四、結(jié)束語(yǔ)
       通過(guò)上述分析可以看出本文提出的檢定爐溫場(chǎng)均勻性測(cè)試方法簡(jiǎn)單、易行不確定度評(píng)定比較合理。在此提出供計(jì)量部門(mén)和有關(guān)熱電偶檢定爐生產(chǎn)測(cè)量工作的人員參考。