吳萍

(銅陵市計量測試研究所,安徽銅陵 244000)

熱電偶檢定過程監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)失穩(wěn)原因分析

吳萍

(銅陵市計量測試研究所,安徽銅陵 244000)

熱電偶是工業(yè)上最常用的測溫元件之一,廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。在使用一段時間后,需進行檢定,得出修正值。熱電偶的檢定過程操作復雜繁瑣,檢定時間長,操作不當,過程不好逆轉。其檢定結果不確定度來源很多,監(jiān)測儀表的波動是來源之一。本文僅從監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)不穩(wěn)定這一方面分析可能的原因。檢定結果的數(shù)據(jù)是判斷熱電偶合格與否的標準,但監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)波動,檢定結果重復性大是困擾檢定人員的難題,本文從環(huán)境、設備、操作等方面及結合實踐經(jīng)驗分析熱電偶在檢定過程中的數(shù)據(jù)失穩(wěn)的原因,為檢定人員提供參考。

熱電偶 檢定 數(shù)據(jù)失穩(wěn)

熱電偶是工業(yè)上最常用的測溫元件之一。其以測量精度高，測量范圍廣，構造簡單，使用方便的優(yōu)點廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。在測溫過程中，因受到測量環(huán)境，測量的方法，絕緣材料保護套管受玷污的影響，尤其是高溫腐蝕的環(huán)境中，其熱電性能會發(fā)生相應的變化，測量結果會有誤差，因而熱電偶在使用一段時間后，需進行檢定，得出修正值，以便對實際測量值進行修正，減少測量誤差，因此檢定的結果很重要。熱電偶檢定結果誤差來源很多，主要是人員、設備、環(huán)境等因素的影響。從過去的手動檢定到現(xiàn)在的自動檢定，各方面因素所造成的誤差來源逐步減少。排除了各種誤差來源之后，檢定數(shù)據(jù)是判斷熱電偶合格與否的標準，熱電偶的檢定規(guī)程要求在恒溫的情況下往返讀數(shù)四次，取其平均值作為測量結果。在檢定過程中經(jīng)常會遇到儀表數(shù)據(jù)不穩(wěn)定無法讀數(shù)的情況，即便自動采集數(shù)據(jù)，如果四次讀數(shù)差別較大，則測量結果重復性大，測量結果的不確定度必然大，致使檢定人員對檢定結果缺乏信心。造成儀表數(shù)據(jù)不穩(wěn)定因素很多，分析如下:

1　偶絲質(zhì)量的原因

熱電偶的測量原理就是兩種不同材料的導體組成閉合回路，當兩端有溫度差時，就有熱電勢存在。如果制作熱電偶的材料本生熱電極不均勻，對其熱電性能就有很大的影響。這個對于檢定人員無法把握，我們所要注重的是檢查熱電偶測量端的焊接情況，規(guī)程要求熱電偶表面應平滑、光潔、線性均勻，組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固，焊接端圓滑無氣孔、無砂眼、無夾渣，偶絲無氧化;使用過的熱電偶，熱電極晶粒變大，表面不光亮，發(fā)黑，需要經(jīng)過清洗處理，消除污染層，保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離;兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路;忽視熱電偶本身存在的問題，檢定結果通常變差較大。

2　冷端溫度不均勻的影響

規(guī)程要求冷端應置于冰點恒溫器中，當沒有冰點恒溫器時，通常至于空氣中，這時冷端溫度與離檢定爐的位置有關，不能完全以空氣的溫度為準，當離檢定爐比較近時，冷端溫度較高，而且隨著檢定溫度越來越高，冷端溫度也將緩慢升高，冷端溫度的不穩(wěn)定也會造成終端測量結果的不穩(wěn)定，當用這種方法檢定時，檢定室內(nèi)應避免空氣流動，恒溫的時間要長，才能盡可能使冷端處于相對的穩(wěn)定之中。由于熱電偶是有兩種材料組成的，兩個冷端溫度其實也不是完全相同的，用數(shù)字溫度計來測一下，通常差一兩度，取中值進行補償。因為這個原因，所以冷端最好放入恒溫槽中。可以自制恒溫槽，在保溫瓶中放入油水混合物，油比重小于水，浮在水上面，起到一個保溫的作用，成為一個簡易的恒溫槽，其效果應該比放入空氣中好，計算檢定誤差時應將冷端溫度即恒溫槽的溫度補償進去。

3　檢定爐的原因

檢定爐使用時間過長，爐體出現(xiàn)裂縫，保溫性能差，造成數(shù)據(jù)波動，這種情況應當更換檢定爐。檢定爐應無裂紋，爐膛內(nèi)應該干凈無雜物。我有一次在檢定過程中，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)始終不能穩(wěn)定，排除檢定中所有的干擾之后，仍然不能穩(wěn)定，不得其解，后來將熱電偶從爐子中取出時，熱電偶綁扎完好，我朝爐中看了一下發(fā)現(xiàn)爐中有許多石棉殘留物，我分析石棉是起保溫作用的，粘在測量端上，對恒溫有影響。將爐內(nèi)的石棉清除干凈后，再檢定就正常了。

4　熱電偶綁扎不規(guī)范的影響

熱電偶應成束懸空放入檢定爐中，且測量端在同一平面。規(guī)程中要求將熱電偶綁扎成束，是有道理的，一方面將被檢熱電偶與標準熱電偶置于同一溫場內(nèi)，減小檢定誤差，另一方面如將熱電偶散亂地放入爐內(nèi)，測量端挨著爐壁，因為爐壁周圍有電爐絲纏繞，溫度應比腔內(nèi)的溫度高，熱電偶受熱不均勻，穩(wěn)定性差，波動度大，造成數(shù)據(jù)不穩(wěn)，測量結果誤差也就大。如用耐高溫的電爐絲綁扎，應避免偶絲的正負極短路。經(jīng)常遇到檢定使用過的熱電偶，保護套管破損，當將成束綁扎時，會將熱電偶的兩根偶絲碰到一起，造成測量數(shù)據(jù)不停波動，無法讀數(shù)。

5　標準偶與被檢熱電偶的測量端放置位置的影響

按照比較法測量的原理，標準應與被檢置于同一平面內(nèi)，且置于檢定爐的均勻溫場內(nèi)。通常為了保護標準熱電偶，檢定時將標準熱電偶放入一個一頭封閉的石英套管中，有時可能因為疏忽未將標準頂?shù)筋^，這樣標準熱電偶與被檢熱電偶不在同一溫場內(nèi)，不但測量結果的誤差較大，而且因為標準偶偏離了測量溫場，也會造成數(shù)據(jù)失穩(wěn)。

6　控溫偶的測量端位置的影響

控溫偶應接近測量溫場中。控溫偶一般在檢定爐的另一端，因為偶然情況也會發(fā)生位移，偏離測量溫場，但常常被忽視，當需控制的溫場和檢定的溫場不在同一位置時，很難恒溫，儀表數(shù)據(jù)也不穩(wěn)定熱電偶的檢定過程有別于其他計量器具的檢定，操作復雜繁瑣，檢定時間長，當被檢偶上爐，溫度升上去之后，到了檢測點發(fā)現(xiàn)監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)波動很大，此前的操作不當過程不好逆轉，因此通過觀察和規(guī)范操作，從以上幾個方面查找原因，可以避免或解決儀表數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的問題，減小測量結果的不確定度。

[1]JJG131-2013《工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》.

[2]JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》.

[3]劉常滿,編著.《溫度測量與儀表維修問答》.中國計量出版社.

吳萍(197O—),女,漢,安徽省銅陵市,現(xiàn)供職單位全稱:銅陵市計計量測試研究所,職稱:中級,研究方向:計量檢定測試技術。