工業窯爐用貴金屬熱電偶不確定度評定

李丹丹 陶進 高思遠 陶承 劉建波 周俊 涂小文

1. 江西省計量測試研究院 江西南昌 330022

2. 南昌工學院 江西南昌 330108

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

1 數學模型

用雙極法檢定熱電偶時，被測熱電偶在各固定點上的熱電勢為：

式中：E 標證（t）- 標準熱電偶證書中固定點上的熱電動勢（mV）；

Δe（t）- 分度時測得的被測熱電偶和標準熱電偶的熱電動勢平均值的差值（mV）。

2 各輸入量的標準不確定度評定

2.1 重復測量引入的分量u1（A 類）

用統計方法對熱電偶進行10 次重復性測量。此測量主要目的是測量此偶的短期穩定性帶來的影響。

用貝塞爾公式求得單次測量的實驗標準差：

2.2 熱電偶年穩定度引入的分量u2（B 類）

對于一等標準熱電偶我們取一年內最大變化值為5μV（3σ），故熱電偶年穩定度的標準不確定度為：

2.3 一等標準熱電偶帶來的誤差的標準不確定度u3

由一等標準鉑銠10- 鉑熱電偶測量結果不確定度分析報告可知：其在銅點、鋁點、鋅點標準不確定度為2．5μV、1．8μV、1．4μV。

2.4 電測設備引起的不確定度u4

配套電測設備的準確度為1×10-4，即在銅點、鋁點、鋅點帶來的最大誤差為1μV、0．9μV、0．4μV，按均勻分布則在銅點、鋁點、鋅點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準不確定度u5

分度裝置使用的冰點瓶中，冰水混合物中雜質的影響，測量導線與熱電偶參考端接觸時附加電勢的影響。綜合考慮經實驗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不確定度為：

2.6 轉換開關寄生電勢帶來的不確定度u6

由于在熱電偶測量時被測熱電偶的測量是通過轉換開關與電測設備相連，因此轉換開關的寄生電勢會直接附加在被測熱電偶的熱電勢上，對于標準熱電偶，轉換開關最大寄生電勢應小于0．4μV，按均勻分布[3]，標準不確定度為：

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是處于一個有溫度梯度的溫場中，因此熱電偶的不均勻性會在有溫差的地方產生附加電勢。通過實驗我們給出估計值：

u7=2．0μV

3 合成標準不確定度的評定

表1 主要標準不確定度匯總表

4 結語

本文旨在分析工業窯爐貴金屬熱電偶不確定度，對工業測溫系統，工業用窯爐貴金屬熱電偶計量溯源有一定指導作用，為工業窯爐測溫提供一個新的方法。