熱電偶法測量溫升的影響因素和不確定度

　　熱電偶法是將熱電偶粘貼在設備部件表面通過溫度測量儀測量設備部件表面的溫度來計算出溫升。
　　用熱電偶法測量溫升的影響因素包括熱電偶、溫度測量儀、膠粘劑和測試的環境條件試驗工程師的操作水平等。其中膠粘劑導熱性的影響相對最大,但膠粘劑的供應商往往無法提供其導熱系數或不確定度這就需要對膠粘劑進行驗證。
　　膠粘劑導熱性的驗證
　　用比較的方法來驗證膠粘劑的導熱性:在同一捆K型熱電偶線中截取兩條各2m長的線,制成熱電偶分別編號為:1l#. 2#測試布局如圖1 :
 
　　測試方案1 :1#熱電偶用螺釘壓接在銅板上2#熱電偶用厚度為0.8mm的膠水粘接在銅板上表1為測試結果。
 
　　測試方案2 :1#熱電偶用厚度為0.8mm的膠水粘接在銅板.上2#熱電偶用螺釘壓接在銅板上，
　　測試結果見表2.
 
　　從表1和表2的數據可大致看出隨著溫度升高膠粘劑導熱性能逐步變差,正常測量溫度(不超過110C)的導熱誤差大約在2℃以內。
　　熱電偶法測量溫升的不確定度
　　以文章所在試驗室為例假定測試溫度為100C。
1.測試設備及測試條件
　　測量設備:DR230溫度測量儀
　　K型熱電偶
測量條件溫度15℃~35℃
相對濕度45%~75%
氣壓86kPa~106kPa
電源電壓220(1+5%)V
測試框圖:
 
2.不確定度的來源
1 ) DR- -230溫度測量儀的測量誤差
　　從DR-230溫度測量儀說明書中查到其測量誤差為瀆數的±0.05%+0.7℃;
　　所以δ1=100x0.05%+0.7=0.75(℃)。
2)熱電偶誤差:
　　熱電偶為K型，規格書上的誤差為0.4T或±1.5℃檢定結果其誤差為±1.2℃( 0~200℃ );
所以δ2取±1.5℃.
3) DR -230溫度測量儀的校準不確定度:
　　DR- 230溫度測量儀2004年校準證書為±0.3% k=2 ;
所以δ3=100<0.3%=03(℃)。
4)熱電偶粘貼狀態誤差:
由上述驗證可知δ4=+2℃。
5 )環境溫度、通風狀況的誤差:
　　溫升測試是在封閉的小房間內進行,環境溫度、通風狀況的誤差應可以小于0.5℃，δ5取±0.5℃。
3.不確定度評定的數學模型
Y=X1+X2+X3+X4+X5
Y--溫度測試值;
X1--溫度測量儀的示值;
X2--熱電偶不確定度;
X3--溫度測量儀的校準不確定度; .
X4--熱電偶粘貼狀態不確定度; .
X5--環境溫度、通風狀況不確定度。
4.測量不確定度的各個分量
1溫度測量儀的示值( X1 )的B類標準不確定度:
Um=0.75/V3 =0.43C ;
2)熱電偶(X2)的B類標準不確定度:
UB1=1.5/√3 =0.83℃;
3)溫度測量儀校準( Xz不確定度:
UB2=0.3/√2=0.15℃ ;
4 )熱電偶粘貼狀態(X)的B類不確定度:
UB4=2/√3 =1.15℃
5)環境溫度、通風狀況(X5)的B類不確定度:
UB4=0.5/√3 =0.29℃
5.測量不確定度評定步驟與數學推導
 
　　系統測量值呈正態分布k=2
所以:U=kUc=2x1.51=3.0℃
6.測量不確定度及其表示
　　該項目測量不確定度為U=3.0℃ (k=2 )
　　可見熱電偶法測量溫升的不確定度超過3℃在測試中.遇到臨界值時就應該考慮測量不確定度。另外還可以通過修正的方法來提高測量的準確性,從上述膠水導熱性的驗證中可知其誤差均為負偏差可以描出偏差曲線對各溫度點進行修正洞一批熱電偶的偏差往往也是-一個方向可以通過溫度測量儀設置的補償溫度對熱電偶偏差進行補償。