熱電偶用補償導線校準方法的探討

【摘 要】 通過對熱電偶用補償導線的使用范圍、組成結構及用途的闡述，從校準條件、校準設備、校準項目和校準方法等方面，對熱電偶用補償導線的校準方法進行了探討。

【關鍵詞】 計量學 熱電偶用補償導線 校準方法

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.03.006

1 概述

補償導線的結構一般由金屬合金絲、絕緣層、護套或加屏蔽層等組成。補償導線按熱電特性的允差不同分為精密級和普通級兩種。按使用溫度范圍分為一般用和耐熱用兩類。補償導線的產品名稱及型號如表1所示。

本文針對分度號為S、R、K、N、E、J、T和WRe5- WRe26（ASTM E230-2002規定分度號為C）等熱電偶配用的補償導線（以下簡稱補償導線）的校準方法進行探討。

2 校準條件

環境溫度：（15～35）℃；相對濕度不大于80%。儀器設備環境條件應符合其使用要求。

3 校準設備

標準器：標準水銀溫度計或不低于同等準確度的其他標準器。

其他校準設備：

（1）恒溫槽：在其有效工作區間任意兩點之間的溫差小于0.04℃。（2）補償導線熱電動勢的測量設備：準確度等級不低于0.01級的直流數字電壓表（最小分辨率0.1μV），或其他不低于同等準確度的電測設備。（3）參考端恒溫器，恒溫器內溫度為（0±0.1）℃。（4）多點低電勢轉換開關，接觸熱電勢小于0.4μV。（5）絕緣電阻表：額定直流電壓500V，準確度等級10級。（6）讀數望遠鏡，（5～10）倍。（7）補償導線焊接設備。

4 校準項目

外觀，熱電動勢及允差，絕緣電阻。

5 校準方法

5.1 外觀

補償導線的絕緣層表面應平整、色澤均勻，無機械損傷。補償導線的護套應緊密包在絕緣線芯上，且與絕緣層之間不粘連。護套表面應平整、色澤均勻，無機械損傷。補償導線應有制造廠名或廠商、導線代號、規格、使用溫度范圍等標志。標志要求清晰牢固。補償導線的絕緣層和護套著色應符合表2規定。

根據用戶要求，允許按IEC 584-3-1989和ASTM E 230-1993推薦著色的產品。（詳見附表）

5.2 絕緣電阻

當環境溫度為（15～35）℃，相對濕度不大于80%時，補償導線的線芯間和線芯與屏蔽層間的絕緣電阻每10m不小于5MΩ。

采用額定直流電壓為500V的絕緣電阻表對補償導線的線芯間和線芯與屏蔽層間進行測量，測量時，應穩定5s，讀取絕緣電阻值。

6 國際電工委員會補償導線著色規定（IEC 584-3-1989）

6.1 顏色標記

（1）負極

無論什么型號的熱電偶用補償導線，負極的絕緣層都是白色。

（2）正極

（3）護套

無論什么型號的熱電偶用補償導線的護套顏色都按上表規定外，對于本質安全電路用的補償導線的護套都采用藍色。

6.2 標志

補償導線的護套表面層連續印造制造廠名或商標、產品代號、規格以及使用溫度范圍等標志，標志要清新，標志之間距不大于500mm。

熱電動勢及允差

（1）當自由端為0℃時，補償導線在恒溫油槽中與標準器采用比較法進行校準。接線如圖1所示。

（2）補償導線校準溫度為100℃、200℃。耐熱用補償導線校準溫度為100℃、200℃，一般用校準溫度為100℃。也可根據需要在其他溫度點校準。

（3）取大于1米的補償導線，其中一端焊成一個球狀的工作端，其表面應光滑、直徑約為線徑的2～3倍。另一端兩極分別連接測量導線組成自由端。

（4）將補償導線的工作端插入油槽內，深度大于等于200mm，自由端與測量導線連接良好后插入玻璃管中，管中裝有變壓器油或酒精，將玻璃管分散插入冰瓶內，深度一般大于等于200mm。將測量導線另一端連接電測儀器。

（5）油槽溫度控制在校準溫度±1℃以內，穩定后按順序依次測量：

（6）每個溫度點的測量次數不應少于一個循環，讀數過程中油槽內溫度波動小于等于0.05℃。

（7）數據處理

7 結論

通過大量實踐證明，熱電偶用補償導線的校準方法制定合理，能夠滿足校準工作的需要。

作者簡介

李宇，高級工程師，現于沈陽計量測試研究院從事計量檢測工作。

鄒穎，高級工程師，現于遼寧省標準化研究院從事標準化工作。