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热处理行业用热电偶测温精度分析及对策 2008-1-16 11:23:40 王魁汉 吴玉锋 （东北大学，辽宁沈阳110004） 摘要：通过対热处理行业用热电偶测温精度分析，指出现行的测温系统不能满足工艺 要求的原因，简述了热电偶测温系统采用分立元件检定法存在的问题。阐明对热电偶 测温系统进行整体检定或现场校准的优越性。着重介绍现场校准仪的研制与应用。 关键词：离线；在线；分立元件检定；整体检定；现场校准仪 0前言 随看科学技术的发展，自动化水平在不断提窩，热处理行业对测温精度的要求越 来越高，尤其是“热处理炉有效加热区测定方法”中，对I类炉的保温粘度髙达土3°C [l]o为了确保温度量值的准确可靠，对新制或使用小热电偶进行定期或不定期检定是 十分必要的。当前，国内仅有热电偶、补偿导线及仪农各口的检定规程，但是，没有 热电偶高温计等测温系统的检立规程。因此，对于测温系统的检立，只能采用分立元 件法，即对构成测温系统的元件及仪表分别进行检定。此种检定方法是离线的，而且, 不能对测温系统进行在线整体检定。対于广泛应用的各种热电偶数字温度计的检定， 尚无国家标准。因此，本文将对热处理行业用热电偶测温精度进行分析，并提供相应 的解决办法。 1测温系统的分立元件检定法 关于测温系统的检定方法，目前有如下2种方式：分立元件检定法与整体校准法。 依据国家标准，対热电偶的检定，应在计量室进行。因此，使用屮热电偶必须从 安装位置上取卜-来，送计量部门检定。有关热电偶的检定周期，一?般为半年，在特殊 情况下，可依据使用条件确定[2]。这种离线式检定方法存在如下问题。 1.1分立元件检定法存在的问题 经计量室检定合格的产品，在现场使用条件下通常是合格的，但是在有些场合下检 定合格的产品，在现场使用条件下却不合格。这种现象鲜为人知，未引起人们重视其 影响因索如下。 1. 1热电偶丝不均质影响 （1）热电偶材质本身不均质 热电偶在计量室检定时，按规程要求，插入检定炉内的深度只有300mm。因此每支 热电偶的检定结果，确切的说只能体现或主要体现出从测量端开始300 mm长偶丝的热 电行为，然而，当热电偶的长度较长，使用时大部分偶丝处于成温区，如果热电偶丝 是均质的，那么依据均质冋路定则，测量结果与长度无关。可是，热电偶丝并非均质, 尤其是廉金属热电偶丝其均质性较差，如果热电偶丝不均质乂处于具有温度梯度的场 介，那么其局部将产生热电动势，该电动势称为寄生电势，由寄生电势引起的谋差称 为不均质误差。 （2）热电偶丝经使用后产生的不均质 对丁?新制的热电偶，即使是均质的，经反复加工、弯曲致使热电偶产生加工畸变, 也将失去均质性，而且使用屮热电偶长期处于高温下也会因偶丝的劣化而引起热电动 势变化，例如：插入工业炉屮的热电偶，将沿偶丝长度方向发生劣化，并随温度增高, 劣化增强，当劣化的部分处于具有温度梯度的场所，也将产生寄生电动势叠加在总热 电动势中而出现测量谋差。 1.1.2铠装热电偶的分流谋差 （1） 分流误差 所谓分流误差即用铠装热电偶测量炉温时，当热电偶屮间部位的温度冇超过soor 的温度分布存在时，因其绝缘电阻卜?降，热电偶示值出现异常的现彖，称为分流误差。 依据沟质冋路定则，用热电偶测温只与测量端与参考端两端温度有关，与中间温度分 布无关。可是由于铠装热电偶的绝缘物是粉末状Mg（）,温度每升髙100°Co 绝缘电 阻下降一个数量级，当屮间部位温度较高时，必定有漏电流产生，致使热电偶产生分 流误差。 （2） 分流误差产生的条件 将铠装热电偶水平插入炉内，其规格及实验条件为：直径l4.8mm，长度为25m, 屮间部位加热带的长度为20m,温度为1000°Co本次实验屮，热电偶的测量端与屮间 部位的温差为200°C。如果测量端温度高于屮间部位，则产生负误差；相反，则产生正 误差。如果两者的温差为200°C,那么，分流谋差约为100°Co这是绝对不能忽视的， 分流课差的产生条件与铠装热电偶种类和H径等因素有关（见表1）。 表1铠装热电偶产生分流误差的条件［2］ 彫响因素 条件 铠装热电偶的立径 fi［径越细，越容易产生误差。 屮间部位的温度 屮间部位的温度超过800°C,容易产生分流误差。 中间部位加热带长度 中间部位加热带长度越长，越容易产牛分流课差。 中间部位加热带位置 中间部位加热带位置距测量端越远，越容易产生分流渓差。 绝缘电阻 绝缘电阻越低，越容易产生分流误差。 热电偶丝电阻 K型与S型和比，K型热电偶丝电阻比S型电阻尢 故更容易 产生分流误差。 外径相同的铠装热电偶，热电偶丝越细，越容易产生分流谋 差。 山上述讨论可以看出，分立元件检定法冇诸多弊端，木来检定合格的产品，在使用中 却有可能不合格，因此，建议最好采用整体校准法。 2测温系统整体校准法 以