熱電偶檢定中補償導線的使用問題

摘要:通過實驗以及根據(jù)帶補償導線熱電偶的測溫原理，分析了熱電偶與補償導線接點溫度對測量結(jié)果的影響，得出配用補償導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，常常引入補償導線進行檢定。JJG351-96對補償導線的檢定方法與技術(shù)指標，以及帶補償導線熱電偶的檢定方法均做了規(guī)定;JJF1262-2010也對補償導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熱電偶配用補償導線測溫原理
　　熱電偶配用補償導線進行檢定的連接方式如圖1。
 
　　熱電偶和補償導線組成的回路，根據(jù)熱電偶四大定律中的連接導體定律與中間溫度定律，其回路總的熱電勢為
 
　　式中:Tn為偶絲和補償導線連接點的溫度;T0為補償導線與儀表連接處溫度;T為測量端溫度。
2使用補償導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)型號的補償導線;
6)補償導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型熱電偶作補償導線，在補償導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)果與不使用補償導線的檢定結(jié)果相吻合。
4補償導線引入誤差的修正值
　　在使用補償導線檢定時，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線檢定熱電偶，其不確定度分析并不能像JJF1262-2010的補償導線不確定度分析那樣只從補償導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線檢定的熱電偶通常比較短或者材質(zhì)過硬，導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
　　帶補償導線檢定熱電偶，補償導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線的特性評定。因此，為了更好地進行需要引入補償導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。