關(guān)于對雙金屬鋼軌測溫計檢定時間的初步探索

羅冠榮

【摘 要】通過實驗的方法對雙金屬鋼軌測溫計的檢定時間進行統(tǒng)計分析，得出示值穩(wěn)定所需的時間，提高檢定效率。

【關(guān)鍵詞】雙金屬鋼軌測溫計；溫度；時間

雙金屬鋼軌測溫計是當(dāng)前鐵路工務(wù)系統(tǒng)較為常用的一種鋼軌測溫設(shè)備。檢定執(zhí)行的規(guī)程為JJG（鐵道）140.1-2010《雙金屬鋼軌測溫計檢定規(guī)程》。規(guī)程規(guī)定，在測量基本誤差時“待示值穩(wěn)定后讀數(shù)”，這種規(guī)定使檢定等待的時間長短比較模糊。在日常檢定中對于性能不良的鋼軌測溫計經(jīng)常需要花費半小時以上甚至一個小時才能確定其合格與否，究其原因就是因為沒有一個明確的時間常數(shù)來規(guī)定示值穩(wěn)定所需要的時間。當(dāng)然，由于影響檢定時間因素很多，例如專用熱源不同、鋼軌測溫計型號不同、檢定環(huán)境條件不同等，諸多原因?qū)е聶z定等待示值穩(wěn)定的時間無法做出統(tǒng)一規(guī)定，從而影響鋼軌測溫計的檢定，導(dǎo)致效率較低。

一、實驗設(shè)想

針對鋼軌測溫計檢定等待時間不確定的問題，現(xiàn)將諸多影響因素進行設(shè)定，保留唯一變量進行初步實驗探索。條件設(shè)定如下：

（1）同一種專用熱源；

（2）同一型號雙金屬鋼軌測溫計；

（3）同一個檢定點0℃；

（4）同一環(huán)境條件。

實驗測定雙金屬鋼軌測溫計從常溫（規(guī)程要求的檢定溫度范圍20℃±5℃）到0℃“示值穩(wěn)定”所需的時間。

二、理論概述

雙金屬鋼軌測溫計基于固體受熱膨脹原理測量溫度，通常是把兩種膨脹系數(shù)差異相對很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬感溫元件。當(dāng)溫度變化時，由于雙金屬片的兩種不同材料的線膨脹系數(shù)差異相對很大而產(chǎn)生不同的膨脹或收縮，導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。根據(jù)不同的變形的量而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動量，并帶動連接的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸帶動另一端的指示針，這樣指示指針就可以指在正確的讀數(shù)上，從而指示溫度。

由于雙金屬鋼軌測溫計是由雙金屬感溫元件通過膨脹或收縮變形來顯示溫度變化的，則在一定的溫度變化范圍內(nèi)雙金屬的變化情況應(yīng)該與時間有一定的關(guān)系，該關(guān)系可以通過溫度和時間的關(guān)系來表達，從而達到確定鋼軌測溫計溫度變化所需要的時間長短。

三、進行實驗

（一）實驗設(shè)備及環(huán)境介紹

（1）專用熱源：天津市瑞普電子儀器公司，JS-1型鋼軌溫度檢定儀。

（2）精密溫度計，河北省高碑店市興華電子儀器廠，自校式鉑電阻數(shù)字測溫儀，經(jīng)檢定0℃修正值為0.00℃。

（3）軌溫計，寧波求益儀表廠，RT（-40～+70）℃型鋼軌測溫計。

（4）環(huán)境溫度24.0℃，相對濕度56%。

（二）開始實驗

（1）首先測試專用熱源溫場均勻性，將精密溫度計傳感器依次吸附在專用溫場工作區(qū)域的五個位置（圖1），測量五個位置的溫度，最大與最小溫度之差為溫場均勻性。

測得結(jié)果如下：

-0.07℃、-0.04℃、-0.05℃、-0.08℃、-0.10℃

由上述數(shù)據(jù)可得溫場均勻性為：

-0.04℃-（-0.10℃）=0.06℃<0.4℃

符合規(guī)程要求。

（2）待專用熱源恒溫在0℃時，對48塊鋼軌測溫計進行測試，3塊為一組，記錄從常溫到0℃所需時間，統(tǒng)計如下：

其中4塊用時12分鐘占9%，2塊用時13分鐘占4%，28塊用時14分鐘占28%，8塊用時15分鐘占17%，3塊用時16分鐘占6%，2塊用時18分鐘占4%，1塊用時24分鐘占2%。故，用時16分鐘以下占94%，為絕對多數(shù)，并得到圖2。

（3）詳細記錄第一組鋼軌測溫計從初始溫度直至溫度穩(wěn)定，每分鐘的溫度變化值并繪制“溫度—時間”曲線（圖3）。

分析上圖可知，三條曲線均近似為反比例函數(shù)，并在14分鐘后趨于直線，溫度停止變化。

四、結(jié)論

綜上可知，雙金屬鋼軌測溫計在實驗設(shè)定條件下，從常溫變化至0℃的時間是有規(guī)律可尋的，就上述實驗條件而言該“示值穩(wěn)定”所需的時間為14分鐘至16分鐘，為確保實驗結(jié)果也可放寬至20分鐘。通過該時間的確定，可以在雙金屬鋼軌測溫計檢定之初排除不合格產(chǎn)品，從而提高檢定效率。

【參考文獻】

[1]JJG（鐵道）140.1-2010《雙金屬鋼軌測溫計檢定規(guī)程》，中國質(zhì)檢出版社出版，2010.endprint