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      智能數(shù)字測溫儀表測量電弧爐鋼水出鋼溫度的不確定度評定

      2015-05-28 14:22:28易青
      中國科技縱橫 2015年9期
      關(guān)鍵詞:不確定度標準偏差熱電偶

      易青

      【摘 要】通過闡述智能數(shù)字測溫儀表測量電弧爐鋼水出鋼溫度不確定度評定的方法,分析與計算并由測溫系統(tǒng)中的重復性、儀表的分辨率與熱電偶進行不確定度“方差”合成;對測量結(jié)果給出的被測量估計值的可能誤差的程度,即表征被測量的真值所處范圍得擴展不確定度在1610℃時的測溫系統(tǒng)約為5℃;是熱處理工藝在此測溫點的誤差要求±10℃的1/2;即此測溫系統(tǒng)滿足測量電弧爐出鋼溫度的技術(shù)要求。

      【關(guān)鍵詞】測溫儀表 分辨率 測溫系統(tǒng) 標準偏差 不確定度 熱電偶 溫度

      1 概述

      在煉鋼過程中,鋼水出鋼溫度的測量誤差對鑄件的質(zhì)量影響很大,如果因測量溫度的不準確,導致溫度的偏高或偏低,使得鑄件產(chǎn)生缺陷,導致質(zhì)量問題。在測溫系統(tǒng)中,測溫儀起著關(guān)鍵的作用,對其進行不確定度評定,以判斷該測溫系統(tǒng)是否合格。

      2 不確定度的評定

      2.1方法采用直接測量法

      儀器:SY-903智能數(shù)字測溫儀準確度等級為0.5級,工藝要求測量出鋼溫度1610℃時,誤差為±10℃;分辨率1℃,配B型快速熱電偶。

      環(huán)境:0~50℃

      方法:(1)熱工計量設備操作規(guī)范。(2)熱加工測定程序。(3)電弧爐氧化法煉鋼工藝。

      2.2數(shù)學模型

      t=td-ts 式中: t——儀表的示值誤差

      td——電弧爐的鋼水檢測點測溫儀的顯示溫度

      ts——標準器mV值對應的檢測點溫度值

      2.3輸入量u(td)標準不確定度的評定

      輸入量u(td)的不確定度來源主要有三個部分:測量的重復性和儀表的分辨率,B型快速 熱電偶的誤差。

      2.3.1測量重復性導致的不確定度u(td1)

      u(td1)采用“示值基準法”(按A類方法評定) ,用sy-903測量儀在1610℃點得到一個測量列1610℃、1610℃、1609℃ 、1610℃ 1610℃ 1611℃、1610、1609、1610、1609平均值為:

      = =

      =1609.8℃

      單次實驗標準偏差為:s = =0.632℃

      任選3臺同類型儀表分別在1610℃進行重復性條件下的連續(xù)10次測量,共得到3組測量列。

      經(jīng)計算得單次實驗標準偏差如下表

      測量點 1610(℃)

      S (℃)

      0.632

      0.633

      0.631

      則合并樣本標準偏差 S = ≈ 0.632 (℃ ) (m=3,j=1~3)

      可用S 代替同類儀表的實驗標準偏差。

      實際測量是在重復性條件下連續(xù)測量3次以3次測量的平均值作為測量結(jié)果可得:

      u(td1)= ≈0.365(℃ )

      2.3.2 儀表的分辨率u(td2)的不確定度

      按B,類方法評定;由儀表分辨率b導致的示值誤差區(qū)間半寬為a=b/2;包含因子k= ,分辨率為1℃的儀表u(td2)=0.5/k=0.5/ =0.29℃;

      2.3.3測量用熱電偶引起的不確定度

      (td3)=2.5℃(查相關(guān)熱電偶技術(shù)資料) 補償導線修正值(熱電偶用B型補償導線引起的不確定度(td4)在20℃的誤差非常小,可忽略不計)。

      2.4輸入量u(ts)標準不確定度的評定

      u 直流電位差計的不確定度主要來源標準器的示值誤差。溫度、濕度和連接導線的影響、

      可忽略不計。在16110℃時的誤差:u(ts)=u(1610℃)=11.374×0.05﹪÷0.012≈0.47(℃)

      2.5合成標準不確定度的評定

      靈敏系數(shù):靈敏系數(shù)C = =1 , C = =-1,

      2.5.1不確定度匯總表如下

      標準不確定度分量u(x )

      不確定度來源

      標準不確定度

      C

      U(td1) 測量重復性 0.365℃(b=1) 1

      U(td2) 儀表分辨率 0.29℃(b=1) 1

      U(td3) 快速熱電偶誤差 2.5℃ 1

      u(ts) U 示值誤差

      0.47℃ -1

      2.5.2合成標準不確定度的計算

      輸入量t(d1)、t(d2)、t(d3)、t(s)相互彼此獨立,所以合成不確定度可按下式計算

      u(td)= =2.543(℃)

      u( )= =2.586(℃)

      2.6 擴展不確定度

      誤差按正態(tài)分布所以k=2

      U( t )=k ·u( )=2×2.586≈5.172(℃)≈5℃

      3 結(jié)語

      配B型熱電偶,分度值為1℃的智能數(shù)字測溫儀及所在系統(tǒng),在1610℃的擴展不確定度約等于5℃;是1610℃的工藝溫度誤差要求(±10℃)的1/2,滿足技術(shù)文件要求。

      參考文獻:

      [1]國家計量檢定規(guī)程JJG617-1996數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀.中國計量出版社出版,1997(4).

      [2]施昌彥 主審.宣安東 主編.《實用測量不確定度評定及案例》(下冊).中國計量出版社,2007(8).

      [3]東北國家計量測試中心組編.《建立計量標準技術(shù)報告100例》.中國經(jīng)濟出版社,1989(6).

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