箱式電阻爐溫度均勻性測量不確定度評定

孫寶洋

(陜西天成航空材料有限公司,陜西 咸陽712000)

本文依據JJF1376－2012《箱式電阻爐》校準規范的要求,對RJX-4-9 箱式電阻爐進行校準,對校準數據按照規范中公式求出爐溫均勻度,并對爐溫均勻度測量不確定度進行評定。得出爐溫均勻度及其測量不確定度,從而判斷電阻爐是否符合要求,為用戶自行判斷提供參考依據。

1 評定原理

1.1 計量標準

(300～1100)℃范圍內以熱電偶測量系統作為標準器,以校準點800℃為依據,對溫度均勻度校準結果評定高溫箱式電阻爐不確定度。計量標準器及配套設備的技術性能見表1。注：溫度為15～35)℃,濕度不大于85%。

1.2 被測對象

箱式電阻爐型號：RJX-4-9 , 出廠編號：20, 評定溫度：800℃。

2 試驗過程

2.1 方法

該溫度測量裝置由溫度傳感器(熱電偶)和電測設備(校驗儀)兩部分組成,將熱電偶的測量端與金屬測溫架相連接,并將將其放入爐內測溫區,工作人員時刻關注溫度,當爐溫達到標準,并處于熱穩定狀態后開始計數,在一小時內每隔3 分鐘記錄溫度,一共20 次。每一次計數需在1 分鐘內完成。準確記錄各測溫點的最高、最低溫度,與中心實際溫度的差,并建立模型。

2.2 模型

式中：

Δθ+、Δθ 代表爐溫均勻度,℃；tpmax代表各測溫點實際溫度的最大值,℃；tpmin代表各測溫點實際溫度的最小值,℃；tp代表中心點的實際溫度,℃。

2.3 合成方差和靈敏系數

在式(1)、式(2)中tpmax、tp、tpmin彼此獨立不相關,因而得：

2.4 各輸入量的標準不確定度分量評定

2.4.1 輸入量tpmax引入的標準不確定度分量u(tpmax)

測量值及計算結果見表2。

重復性引入的標準不確定度為：

輸入量tpmax引入的標準不確定度分量u (tpmax)為：

2.4.2 輸入量tp引入的標準不確定度分量u (tp)

2.4.2.1 輸入量tp重復測量引入的標準不確定度分量u (tpk)

測量值及計算結果見表3, 屬A 類不確定度分量。

重復性引入標準不確定度算法：

2.4.2.2 溫度校準裝置修正值引入的標準不確定度分量u(tpd)計算公式為：

u(tpd) =0.3℃

輸入量tp引入的標準不確定度分量u (tp)為：

2.4.3 輸入量tpmin引入的標準不確定度分量u (tpmin)結果見表4

重復性引入的標準不確定度為：

溫度校準裝置修正值的擴展不確定度0.6℃(k=2), 公式算法為：

u(ti1) =0.3℃

輸入量tpmin引入的標準不確定度分量u (tpmin)為：

2.5 合成標準不確定度計算

合成標準不確定度按式(5)、(6)計算：

2.6 擴展不確定度評定

選取包含因子為k=2,則通過計算發現爐溫均勻度(Δθ+、Δθ-)的測量結果的擴展不確定度為：

表1 實驗室的計量標準器及配套設備

表2 測量結果及計算結果單位：℃

表3 測量結果及計算結果單位：℃

表4 測量結果及計算結果單位：℃

表5 箱式電阻爐的測量結果不確定度匯總

U+=k·uc=2×0.51=1.1℃, k=2

U-=k·uc=2×0.51=1.1℃, k=2

2.7 對箱式電阻爐其他溫度點的測量不確定度評估

根據JJF 1376-2012 的要求,對箱式電阻爐的各測量點進行校準,測量不確定度見表5。

3 結論

文章通過試驗對電阻爐爐溫均勻度的測量不確定度進行評定,反映了電阻爐在熱穩定狀態時爐內工作溫度的均勻程度,是衡量電阻爐的質量好壞的重要依據。