熱電偶檢定中補償導(dǎo)線的使用問題

摘要:通過實驗以及根據(jù)帶補償導(dǎo)線熱電偶的測溫原理，分析了熱電偶與補償導(dǎo)線接點溫度對測量結(jié)果的影響，得出配用補償導(dǎo)線檢定的熱電偶需先測量其在接點溫度時的誤差，并在整體檢定時加入修正的檢定方法。
　　為了保證熱電偶測量結(jié)果的準確可靠，新制造和使用中的熱電偶需進行檢定或校準。檢定熱電偶一般使用JJG351-96工作用《廉金屬熱電偶》檢定規(guī)程或JJF1262-2010《鎧裝熱電偶》校準規(guī)范。檢定規(guī)程適用于長度不小于750mm的熱電偶的檢定;校準規(guī)范適用于金屬套管長度不小于500mm的熱電偶的校準。檢定規(guī)程與校準規(guī)范均要求熱電偶的參考端需引入冰點恒溫器內(nèi)，但在日常檢定中因短型熱電偶與熱電偶材質(zhì)過硬，熱電偶參考端無法引入冰瓶的情況經(jīng)常發(fā)生，所以為了補償參考端的溫度，常常引入補償導(dǎo)線進行檢定。JJG351-96對補償導(dǎo)線的檢定方法與技術(shù)指標，以及帶補償導(dǎo)線熱電偶的檢定方法均做了規(guī)定;JJF1262-2010也對補償導(dǎo)線引入的不確定度作了分析。但在日常檢定中發(fā)現(xiàn)，連接補償導(dǎo)線前后熱電偶的檢定結(jié)果有一定差異，甚至無法判斷熱電偶是否合格。因此，主要討論工作用廉金屬熱電偶需連接補償導(dǎo)線進行檢定或校準的問題，以便更好地開展檢定工作。
1熱電偶配用補償導(dǎo)線測溫原理
　　熱電偶配用補償導(dǎo)線進行檢定的連接方式如圖1。
 
　　熱電偶和補償導(dǎo)線組成的回路，根據(jù)熱電偶四大定律中的連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律，其回路總的熱電勢為
 
　　式中:Tn為偶絲和補償導(dǎo)線連接點的溫度;T0為補償導(dǎo)線與儀表連接處溫度;T為測量端溫度。
2使用補償導(dǎo)線檢定需注意的問題
1)須選用經(jīng)檢定允差為（100±0.2）℃的延長型補償導(dǎo)線;
2)參考接點溫度不得超過100℃;
3)熱電偶長度不小于350mm,熱電偶加補償導(dǎo)線的總長度不小于750mm;
4)只限于檢定II級允差熱電偶;
5)使用相應(yīng)型號的補償導(dǎo)線;
6)補償導(dǎo)線與熱電偶的正負極務(wù)必連接正確。
3實驗
　　選用經(jīng)檢定允差為00+0.2)9℃的φ0.3mm的K型熱電偶作補償導(dǎo)線，在補償導(dǎo)線與熱電偶連接處放置恒溫瓶，用于改變環(huán)境溫度，按圖2連接進行熱電偶檢定。
 
　　改變恒溫瓶的溫度，得出檢定結(jié)果如表1。
 
　　不連接補償導(dǎo)線，直接對熱電偶進行檢定，得出檢定結(jié)果如表2。
 
　　從以上數(shù)據(jù)可以看出，即使補償導(dǎo)線的使用完全滿足規(guī)程的要求，極性與偶型全部都正確，由于補償.導(dǎo)線與熱電偶連接處的環(huán)境溫度不同，依然會造成檢.定結(jié)果的差異，導(dǎo)致無法判斷熱電偶合格與否。
由實驗數(shù)據(jù)得出:當補償導(dǎo)線與熱電偶連接處的環(huán)境溫度為0℃時，其檢定結(jié)果與不使用補償導(dǎo)線的檢定結(jié)果相吻合。
4補償導(dǎo)線引入誤差的修正值
　　在使用補償導(dǎo)線檢定時，根據(jù)規(guī)程及一般的操作方法，對檢定數(shù)據(jù)進行處理時，(1)式默認為
 
　　根據(jù)以上分析，對這次實驗的被檢偶與補償導(dǎo)線在不同環(huán)境溫度下各T。點作誤差分析，結(jié)果見表3。
 
　　II級允差熱電偶判定合格的條件是誤差≤±2.5℃或0.75%l(表示檢定點溫度)，而補償導(dǎo)線的允差要求是(00±0.2)℃,所以在T。點所造成的誤差高可能達到.2.7℃,對于判斷熱電偶是否合格，會引入很大的不確定度。
　　所以按一般方法帶補償導(dǎo)線檢定熱電偶，其不確定度分析并不能像JJF1262-2010的補償導(dǎo)線不確定度分析那樣只從補償導(dǎo)線的本身的特性來評定，還需分析被檢熱電偶在T。溫度點時的熱電勢，若想把不確定度降低，則應(yīng)測量被檢熱電偶在T。溫度點時的熱電勢，并加入修正值。
　　將表3中得出的修正值帶入本次實驗結(jié)果中，0802#，0803#熱電偶修正后的檢定結(jié)果見表4。
 
　　由表4可以看出加入修正后的結(jié)果接近熱電偶參考端直接插入冰瓶時的測量結(jié)果，因此建議在日常檢定使用補償導(dǎo)線時引入被檢偶在常溫下的檢定步驟，并加入修正，作為最終的測量結(jié)果。
　　日常檢定中需要用補償導(dǎo)線檢定的熱電偶通常比較短或者材質(zhì)過硬，導(dǎo)致熱電偶參考端無法引入冰瓶，要測量其在常溫下的熱電勢可通過帶有補償功能的數(shù)字儀表。因為檢定溫度較低，就能減少因高溫爐漏熱及熱電偶絲傳熱對參考端的影響，可以利用周圍的空氣溫度通過帶有補償功能的數(shù)字儀表計算并修正。
5結(jié)論
　　帶補償導(dǎo)線檢定熱電偶，補償導(dǎo)線與被檢偶的接點溫度對檢定結(jié)果有一定的影響，這種影響需根據(jù)被檢熱電偶測溫特性與補償導(dǎo)線的特性評定。因此，為了更好地進行需要引入補償導(dǎo)線的熱電偶檢定或校準，除了要嚴格按照規(guī)程的規(guī)定以及注意極性相符、偶型相同的要求”外，還需注意以下幾點:
1)保證與熱電偶接線端連接的兩個接點溫度穩(wěn)定，同時保持兩個接點的溫度相等。
2)分析被檢熱電偶在接點溫度的熱電勢，以便得到修正值。