熱電偶檢定爐溫度場(chǎng)測(cè)試技術(shù)規(guī)范

1熱電偶檢定爐溫度場(chǎng)測(cè)試技術(shù)規(guī)范本規(guī)范適用于(300～1500)℃范圍內(nèi)包括帶溫控器和不帶溫控器的臥式管式熱電偶檢定爐(以下簡(jiǎn)稱檢定爐)溫度場(chǎng)的測(cè)試。對(duì)于立式管式檢定爐、退火爐的溫度場(chǎng)測(cè)試，可參照本規(guī)范執(zhí)行。2.1軸向溫度場(chǎng)axialtemperaturefield指檢定爐沿爐管中心軸的溫度分布。2.2徑向溫度場(chǎng)radialtemperaturefield指檢定爐沿爐膛橫截面的溫度分布。2.3固定標(biāo)準(zhǔn)偶fixedstandard指在軸向或徑向規(guī)定位置固定不動(dòng)，用于測(cè)量檢定爐爐溫變化的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。2.4移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶movingstandardsforthermocouple指在軸向或徑向規(guī)定位置移動(dòng)，用于測(cè)量檢定爐溫度場(chǎng)分布的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。檢定爐是一種為熱電偶檢定提供熱源的電加熱設(shè)備，它主要由爐膛、加熱元件、保溫層、外殼等部分組成。檢定爐按結(jié)構(gòu)形式分為立式爐和臥式爐；按外觀形狀分為短型爐和長(zhǎng)型爐；按使用溫度范圍分為中溫爐和高溫爐；按用途分為貴金屬偶爐(S型標(biāo)準(zhǔn)4測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目包括軸向溫度場(chǎng)測(cè)試和徑向溫度場(chǎng)測(cè)試。5.1環(huán)境條件環(huán)境溫度：(23±5)℃;相對(duì)濕度：≤80%;其他條件應(yīng)滿足所用儀器設(shè)備的各項(xiàng)要求。5.2標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備見表1。2技術(shù)要求名稱偶爐偶爐S型工作偶爐偶爐S型工作偶短爐廉金屬偶爐標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶30-鉑銠6熱電偶標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶30-鉑銠6熱電偶標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶寄生電勢(shì)電測(cè)儀器0.02級(jí)電測(cè)儀器或相同準(zhǔn)確度等級(jí)的其他電測(cè)設(shè)備(分辨力0.1μV)直尺或卷尺5.3定位裝置貴金屬偶爐的定位裝置由測(cè)試定位管、支架組成，廉金屬偶爐的定位裝置由測(cè)試定B型偶爐的測(cè)試定位管用剛玉管或高鋁管，其他類型檢定爐的測(cè)試定位管用石英管。測(cè)試定位管長(zhǎng)度應(yīng)大于檢定爐的長(zhǎng)度，露出檢定爐兩端口的長(zhǎng)度應(yīng)相等，且不大于100mm;測(cè)試定位管壁厚(1±0.5)mm,外徑(6～8)mm,內(nèi)徑(4～6)mm;熱電偶放入測(cè)試定位管后的間隙應(yīng)不大于2mm。支架采用金屬材料制成，也可采用滿足要求的其他材料制成，支架應(yīng)牢固、可靠。般不大于8mm;中心孔與徑向孔的中心間距為14mm。6.1測(cè)試前的準(zhǔn)備工作6.1.1測(cè)試前應(yīng)采用目測(cè)法檢查檢定爐爐膛內(nèi)管，不應(yīng)有裂縫和明顯變形。6.1.2用500V兆歐表測(cè)量檢定爐電源輸入端對(duì)爐外殼的絕緣電阻應(yīng)不小于20MQ。6.1.3檢定爐在接上電源之前，用數(shù)字多用表測(cè)量加熱絲在常溫下的電阻值，一般在(零點(diǎn)幾～幾十)歐姆，具體可參照使用說明書或銘牌上的有關(guān)參數(shù)。6.1.4對(duì)新購(gòu)置或長(zhǎng)期放置未使用的檢定爐，必要時(shí)應(yīng)提前進(jìn)行烘爐處理，處理程序36.1.5石英管、剛玉管、定位塊等應(yīng)保持清潔干凈、無污染。在廉金屬偶爐中使用過的石英管和耐火材料，嚴(yán)禁在貴金屬偶爐中使用。定位塊用耐火材料，應(yīng)選用對(duì)人體無6.1.6用直尺或卷尺測(cè)量檢定爐兩端口的距離，計(jì)算檢定爐中心點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)偶絕緣管上從工作端起測(cè)量出中心點(diǎn)，并用陶瓷鉛筆標(biāo)記為“0”點(diǎn)，從此點(diǎn)分別向工作端和參考端每隔10mm做一記號(hào)，標(biāo)出-5～+5坐標(biāo)位置，如圖1所示。3436.1.7檢定十定位裝置的安裝的狀態(tài)下進(jìn)行軸裝有一支清潔彎瓷管或剛玉管)a)對(duì)于只青潔管中插入情的檢定爐，將國(guó)定林準(zhǔn)偶測(cè)量端捆綁在測(cè)試定位管外鉑費(fèi)中點(diǎn)處，整體基入檢定爐中，測(cè)試定位管可何中心盡量接近檢定爐的幾何中心，測(cè)試定位管敞開!一端，移…標(biāo)準(zhǔn)偶在加式定位管中的間隙，用軟質(zhì)的保溫材料封填約0mm厚，采持相同的間原。檢定始調(diào)漏口，不應(yīng)封堵，如圖2所示。4b)對(duì)于能在清潔管中放置兩支測(cè)試定位管的檢定爐，將兩支測(cè)試定位管用純鉑絲或鉑銠絲捆綁在一起或直接插入清潔管中，固定標(biāo)準(zhǔn)偶插入一支測(cè)試定位管中，并使固定標(biāo)準(zhǔn)偶測(cè)量端處于測(cè)試定位管軸向中點(diǎn)處，移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶插入另一支測(cè)試定位管中，其具體安裝和封堵，可參照6.1.7.1a)進(jìn)行。6.1.7.2廉金屬偶爐將定位塊裝入檢定爐兩端，使其緊貼爐端面，穿好測(cè)試定位管，如圖3所示。固定標(biāo)準(zhǔn)偶測(cè)量端插入徑向測(cè)試定位管軸向中點(diǎn)處，移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶插入中心測(cè)試定位管，測(cè)試定位管封堵情況同6.1.7.1。6.1.8參考端的處理S型熱電偶的參考端應(yīng)插入同一冰點(diǎn)恒溫器的玻璃試管中，插入深度應(yīng)保持一致，約為(100～150)mm,并用脫脂棉堵好玻璃試管口，防止參考端被拉出試管，恒溫器同一水平面上任意兩參考端間的最大溫差≤0.05℃;B型熱電偶的參考端可置于(0~6.2測(cè)試溫度點(diǎn)的選擇測(cè)試溫度點(diǎn)見表2:檢定爐類型測(cè)試溫度點(diǎn)/℃S型偶廉金屬偶6.3.1測(cè)量前將爐溫控制在測(cè)試溫度點(diǎn)附近，爐溫偏離測(cè)試溫度點(diǎn)不超過±5℃,一般情況下S型偶、B型偶檢定爐恒溫時(shí)間應(yīng)不低于30min,廉金屬偶檢定爐恒溫時(shí)間應(yīng)不低于56.3.2移動(dòng)位置后將移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶從一位置移到另一位置后的恒溫時(shí)間應(yīng)不小于2min。6.4溫度場(chǎng)的測(cè)試溫度場(chǎng)的測(cè)試采用微差法(其他能滿足規(guī)定要求的方法也可使用),溫度場(chǎng)的測(cè)試接線圖如圖4所示。測(cè)量時(shí)把移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶和固定標(biāo)準(zhǔn)偶的負(fù)極在參考端短接，并與一根單芯銅導(dǎo)線連接，移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶正極接測(cè)量?jī)x器“+”,固定標(biāo)準(zhǔn)偶正極接測(cè)量?jī)x器“-”,轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)向1通道，監(jiān)測(cè)爐溫變化，轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)向2通道，用于溫度場(chǎng)的測(cè)試。測(cè)量時(shí)讀數(shù)應(yīng)不少于2次。將轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)至2通道，極性換向開關(guān)調(diào)至“正”,進(jìn)行軸向溫度場(chǎng)的測(cè)試。不同類型的檢定爐，按照6.1.7中的規(guī)定，將固定標(biāo)準(zhǔn)偶測(cè)量端固定于檢定爐軸向“0”點(diǎn)不動(dòng)，移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶插入中心測(cè)試定位管中，在-5～+5各點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)爐溫設(shè)定在測(cè)試溫度點(diǎn)，待爐溫穩(wěn)定性滿足規(guī)定要求后，測(cè)量?jī)芍?biāo)準(zhǔn)偶(移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶和固定標(biāo)準(zhǔn)偶)在-5～+5各點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)差值△Ea);和“0”點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)差值△E(a)o,測(cè)量順序?yàn)?5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,以此類推，往返一個(gè)循環(huán)。反之亦可。將移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶與固定標(biāo)準(zhǔn)偶在任一點(diǎn)測(cè)得兩次熱電動(dòng)勢(shì)差值的算術(shù)平均值△E(減去在“0”點(diǎn)測(cè)得的兩次熱電動(dòng)勢(shì)差值的算術(shù)平均值△E(10,得到移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶在任一點(diǎn)相對(duì)于“0”點(diǎn)的差值△E)?,換算成溫度，即為軸向溫度場(chǎng)分布。軸向溫度場(chǎng)測(cè)試示意圖如圖5所示。6好左、0,以此類推將移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶與固總通偶在任一測(cè)減去在“0”點(diǎn)測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)差門算木均值下、左任一點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)的熱電動(dòng)直差值△E向溫度場(chǎng)分布。徑度場(chǎng)測(cè)試位置示如圖6聽動(dòng)勢(shì)差位算術(shù)平均值△F;左右圖6徑向場(chǎng)測(cè)試位要示207檢定爐的復(fù)測(cè)時(shí)間隔育限據(jù)實(shí)際使用情況自行資實(shí)了建議復(fù)測(cè)時(shí)間間隔最長(zhǎng)不超過1年。8貴金屬偶和廉金屬偶檢定爐的技術(shù)要求名稱技名稱術(shù)要求測(cè)試項(xiàng)目偶爐偶爐S型工作偶爐偶爐S型工作偶短爐廉金屬偶爐軸向溫度場(chǎng)最高溫度點(diǎn)偏離爐幾何中心距離均勻溫度場(chǎng)長(zhǎng)度為溫度梯度最高溫度點(diǎn)偏離爐幾何中心距離均勻溫度溫度梯度最高均勻溫度場(chǎng)中心與爐幾何中心沿軸線偏均勻溫度場(chǎng)長(zhǎng)度為均勻溫度場(chǎng)±1℃最高均勻溫度場(chǎng)中心與爐幾何中心沿軸線偏均勻溫度均勻溫度場(chǎng)±1℃最高溫度點(diǎn)偏離爐幾何中心距離均勻溫度場(chǎng)長(zhǎng)度為軸向溫度梯度最高均勻溫度場(chǎng)中心與爐幾何中心沿軸線偏均勻溫度任意兩點(diǎn)間溫差≤1℃徑向溫度場(chǎng) 任意兩點(diǎn)間溫差≤1℃注：“—”為不測(cè)試項(xiàng)目。9溫度場(chǎng)測(cè)試記錄標(biāo)準(zhǔn)器名稱設(shè)備名稱型號(hào)及編號(hào)型號(hào)及編號(hào)電測(cè)儀器制造廠型號(hào)及編號(hào)測(cè)試依據(jù)溫度/濕度測(cè)試溫度℃恒溫時(shí)間I30234512平均Ⅱ0123452平均I讀數(shù)/μV上右下左012平均Ⅱ讀數(shù)/μV上右下左012平均測(cè)試人員核驗(yàn)人員年月日附錄C溫度場(chǎng)測(cè)試結(jié)果整理表2345右左0制]好0檢定爐溫度場(chǎng)測(cè)試報(bào)告(背面)格式溫度場(chǎng)測(cè)試結(jié)果012345溫度場(chǎng)分布溫差/℃溫度梯度上右下左0溫度場(chǎng)分布溫差/℃說明：1.測(cè)試結(jié)果不確定度U=℃,k=2;2,恒溫時(shí)間_min。附錄E標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶檢定爐溫度場(chǎng)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定實(shí)例△tu)o=[△E];-△E(Yo]/Su)△Ea);——移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偶與固定標(biāo)準(zhǔn)偶在任一點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)差值的算術(shù)平均值，Su)——標(biāo)準(zhǔn)偶在測(cè)試點(diǎn)的微分熱電動(dòng)勢(shì)值(標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶在1000℃△tu):o=△t(o;-△t(9o準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶，在1000℃等精度測(cè)量10次，用下式計(jì)算：u?2=0.3/(11.54×1.732其相對(duì)不確定度為10%,則其自由度v??=50,屬B類分量。其相對(duì)不確定度為50%,即自由度v?3=2,屬B類分量。u?.4=0.4/(11.54×1.732其相對(duì)不確定度為25%,即自由度v??=8,屬B類分量。u?.s=1/(11.54×1.732其相對(duì)不確定度為10%,即自由度v?s=50,屬B類分量。u?.6=1/(11.54×1.732其相對(duì)不確定度為30%,即自由度v?6=6,屬B類分量。其相對(duì)不確定度為50%,即自由度v?,=2,屬B類分量。E.4.2輸入量△t(uo(固定“0”點(diǎn)位置)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?a)電測(cè)設(shè)備測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偶引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度電測(cè)設(shè)備測(cè)量?jī)蓸?biāo)準(zhǔn)偶的影響與E.4.1b)情況相同，則屬B類分量。b)參考端溫度影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度參考端溫度影響與E.4.1c)的情況相同，故屬B類分量。c)轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生電勢(shì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生電勢(shì)影響與E.4.1d)的情況相同，故屬B類分量。d)兩次測(cè)量位置的一致性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度兩次測(cè)量位置的一致性影響與E.4.1e)的情況相同，故u2.4=u?.s=0.050℃e)熱電偶電極不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度熱電偶電極不均勻性影響與E.4.1f)的情況相同，故f)爐溫波動(dòng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度爐溫波動(dòng)影響與E.4.1g)的情況相同，故屬B類分量。E.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來源不確定度值/℃靈敏系數(shù)類別分布自由度23567電測(cè)設(shè)備影響參考端溫度影響轉(zhuǎn)換開關(guān)影響測(cè)量位置影響熱