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:
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