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

        2015-05-28 02:14:52吳萍
        中國科技縱橫 2015年9期
        關鍵詞:冷端熱電偶規(guī)程

        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(zhuǎn)。其檢定結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)果很重要。熱電偶檢定結(jié)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(jié)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(jié)果重復性大,測量結(jié)果的不確定度必然大,致使檢定人員對檢定結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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??販嘏家话阍跈z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(zhuǎn),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(jié)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。

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