短型廉金屬熱電偶校準規范淺析

摘要:通過對JF1991-2022《短型廉金屬熱電偶校準規范》JJF1637-2017《廉金屬熱電偶校準規范》以及JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準規范》進行對比,分析了范圍計量特性標準器及配套設備、校準方法等方面;并通過解讀新發布的短型廉金屬熱電偶校準規范,總緒了一些校準過程中的注意事項。
0引言
　　短型廉金屬熱電偶是電極長度較短(電極長度一般為(300~500)mm,金屬套管長度一般為(300~500)mm)的可拆卸式廉金屬熱電偶和廉金屬鎧裝偶的統稱”。JJF1991-2022《短型廉金屬熱電偶校準規范》(以下簡稱“短型偶規范”)大部分短型偶是參照JJF1637-2017《廉金屬熱電偶校準規范》[2](以下簡稱“廉金屬規范”)和JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準規范》[3](以下簡稱“鎧裝偶規范”)規范進行校準。
　　主要從適用范圍、計量特性、測量標準及配套設備、校準方法等方面,對短型偶規范、廉金屬規范和鎧裝偶規范進行對比分析,并總結短型偶規范的關鍵點和主要注意內容。
1.適用范圍
　　三種校準規范的適用范圍如表1所示。
 
2計量特性
　　短型偶規范中，鎧裝偶需測試絕緣電阻,但最小絕緣電阻要求與鎧裝偶規范不同;熱電偶允差中,短型偶只給出2級允差范圍,而廉金屬和鎧裝偶則給出1級和2級允差;短型偶與鎧裝偶的2級允差值相同,但在K、N型測溫上限存在差異，短型偶上限為1000℃,鎧裝偶為1100℃。三種規范中，熱電偶和絕緣電阻的允差及溫度適用范圍對比如表2所示。
 
3測量標準及配套設備
3.1標準器
　　廉金屬規范采用二等標準鉑電阻溫度計、一等/二等標準鉑銠10-鉑熱電偶作為標準器;而短型偶規范在此基礎上增加了標準水銀溫度計,但只有2級允差，需滿足2級偶的二等標準鉑銠10-鉑熱電偶作為標準器;鎧裝偶規范相較于短型偶標準器,增加了標準銅-銅鎳熱電偶標準。
3.2電測儀器
　　廉金屬規范與鎧裝偶規范相同,都包含測量1級2級熱電偶、二等標準鉑電阻溫度計電測設備技術指標;短型偶規范只有2級熱電偶和二等標準鉑電阻溫度計電測設備技術要求。
3.3恒溫設備
　　300℃以下時,恒溫設備短型偶和廉金屬要求任意兩點的溫差不大于0.1℃,鎧裝偶不大于0.2C。同時,由于短型偶本身長度限制的特殊性,因此,對插人的深度,短型偶要求不小于150mm,廉金屬和鎧裝偶不小于200mm。
　　300℃以上時,均要求配置均溫塊,管式爐短型偶規范中提出爐體長度約為300mm,而廉金屬和鎧裝偶規范未做要求。孔底軸向30mm,要求鎧裝偶和廉金屬溫差絕對值不大于0.5℃,短型偶溫差不大于1℃;同-截面的空間溫差,要求鎧裝偶和廉金屬不大于0.25℃，短型偶不大于0.5℃。由此可見,300℃以上時,短型偶略低于鎧裝偶和廉金屬規范要求。
3.4轉換開關
　　三種規范對轉換開關的寄生電勢要求不大于0.5μV。
3.5參考端恒溫器
　　參考端恒溫器為參考端提供的0℃恒溫場,均采用允差±0.1℃,深度不小于200mm的冰點器(鎧裝偶深度未有明確要求)。
3.6補償導線
　　短型偶要求符合GB/T4989-2013標準中的精密級補償導線;廉金屬規定補償導線的溫度范圍為(室溫~70)℃,允差±0.2℃;鎧裝偶規范僅要求補償導線需經校準。
3.7其他
　　短型偶和鎧裝偶需測試絕緣電阻,要求該測試儀器精度等級不低于10級。同時,由于采用標準水銀溫度計作為標準器,因此,短型偶需使用讀數裝置，并放大倍數5倍以上,可調水平。對比指標如表3所示。
 
4校準方法及數據處理
4.1校準方法
　　校準方法及參數設備對比如表4所示。三種規范均采用比較法,至少選取三個溫度點進行校準。由于廉金屬規范要求熱電偶需接人補償導線整體進行校準,因此,僅限校準2級允差。校準時,短型偶與廉金屬和鎧裝偶不同,當校準300℃以上熱電偶時,規定檢測數量更明確(被檢偶最多4支),其中,可拆卸式短型偶要求被檢偶應圍繞標準偶保護管均勻分布一周,插人均溫塊底部;而鎧裝短型偶是將標準熱電偶套上保護管和被檢熱電偶,并分別插人插孔式均溫塊底部，且規范附錄K中要求插孔式均溫塊插孔數量一般為5個,即被檢偶數量不大于4支。
 
4.2數據處理
(1)短型偶規范:當標準水銀溫度計、標準鉑電阻溫度計以及標準熱電偶溫度計作為測量標準時的被校熱電偶熱電勢值計算公式。
(2)廉金屬規范:分別列出標準鉑電阻溫度計以及標準熱電偶溫度計作為測量標準時的被校熱電偶熱電勢值計算公式。
(3)鎧裝偶規范:只給出總的被檢偶熱電勢計算公式。
5結論
　　綜上所述,廉金屬和鎧裝偶規范限制了被檢偶的長度,相應恒溫設備不能較好地滿足其性能測試要求;而短型偶規范中,根據自身長度限制,給出2級熱電偶允差。因此,短型偶規范,從適用范圍計量特性、校準方法等方面,進行不同于普通熱電偶校準方法的改變,不僅較好的解決了該難題,而且更加科學、合理的反映其計量特性，為校準工作提供技術依據。