李丹丹 陶進(jìn) 高思遠(yuǎn) 陶承 劉建波 周俊 涂小文

1. 江西省計(jì)量測試研究院 江西南昌 330022

2. 南昌工學(xué)院 江西南昌 330108

依據(jù)JJG141-2000《工作用貴金屬熱電偶》的檢定方法，對一等標(biāo)準(zhǔn)S 型熱電偶在工業(yè)窯爐使用過程中，采用雙極法在其溫度固定點(diǎn)為鋅點(diǎn)（419．527℃），鋁點(diǎn)（660．323℃），銅點(diǎn)（1084．62℃）三個(gè)溫度點(diǎn)下進(jìn)行檢定，由標(biāo)準(zhǔn)偶的已知電勢值求出被檢偶在鋅、鋁、銅三個(gè)固定點(diǎn)上的電勢值分析出工業(yè)窯爐用貴金屬熱電偶不確定度評定[1-2]。

1 數(shù)學(xué)模型

用雙極法檢定熱電偶時(shí)，被測熱電偶在各固定點(diǎn)上的熱電勢為：

式中：E 標(biāo)證（t）- 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書中固定點(diǎn)上的熱電動(dòng)勢（mV）；

Δe（t）- 分度時(shí)測得的被測熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電動(dòng)勢平均值的差值（mV）。

2 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

2.1 重復(fù)測量引入的分量u1（A 類）

用統(tǒng)計(jì)方法對熱電偶進(jìn)行10 次重復(fù)性測量。此測量主要目的是測量此偶的短期穩(wěn)定性帶來的影響。

用貝塞爾公式求得單次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

2.2 熱電偶年穩(wěn)定度引入的分量u2（B 類）

對于一等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶我們?nèi)∫荒陜?nèi)最大變化值為5μV（3σ），故熱電偶年穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3 一等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶帶來的誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

由一等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10- 鉑熱電偶測量結(jié)果不確定度分析報(bào)告可知：其在銅點(diǎn)、鋁點(diǎn)、鋅點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為2．5μV、1．8μV、1．4μV。

2.4 電測設(shè)備引起的不確定度u4

配套電測設(shè)備的準(zhǔn)確度為1×10-4，即在銅點(diǎn)、鋁點(diǎn)、鋅點(diǎn)帶來的最大誤差為1μV、0．9μV、0．4μV，按均勻分布則在銅點(diǎn)、鋁點(diǎn)、鋅點(diǎn)帶來的不確定度分量分別為0．58μV、0．52μV、0．23μV。

2.5 熱電偶參考端影響引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5

分度裝置使用的冰點(diǎn)瓶中，冰水混合物中雜質(zhì)的影響，測量導(dǎo)線與熱電偶參考端接觸時(shí)附加電勢的影響。綜合考慮經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得冷端的影響最大為0．05℃，對于0℃附近附加電勢為0．27μV，按均勻分布得到此項(xiàng)不確定度為：

2.6 轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生電勢帶來的不確定度u6

由于在熱電偶測量時(shí)被測熱電偶的測量是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與電測設(shè)備相連，因此轉(zhuǎn)換開關(guān)的寄生電勢會(huì)直接附加在被測熱電偶的熱電勢上，對于標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，轉(zhuǎn)換開關(guān)最大寄生電勢應(yīng)小于0．4μV，按均勻分布[3]，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.7 熱電偶的不均勻性引起的不確定度u7

由于熱電偶在分度測量時(shí)是處于一個(gè)有溫度梯度的溫場中，因此熱電偶的不均勻性會(huì)在有溫差的地方產(chǎn)生附加電勢。通過實(shí)驗(yàn)我們給出估計(jì)值：

u7=2．0μV

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

表1 主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4 結(jié)語

本文旨在分析工業(yè)窯爐貴金屬熱電偶不確定度，對工業(yè)測溫系統(tǒng)，工業(yè)用窯爐貴金屬熱電偶計(jì)量溯源有一定指導(dǎo)作用，為工業(yè)窯爐測溫提供一個(gè)新的方法。