工业窑炉用贵金属热电偶不确定度评定

李丹丹 陶进 高思远 陶承 刘建波 周俊 涂小文

1. 江西省计量测试研究院 江西南昌 330022

2. 南昌工学院 江西南昌 330108

依据JJG141-2000《工作用贵金属热电偶》的检定方法，对一等标准S 型热电偶在工业窑炉使用过程中，采用双极法在其温度固定点为锌点（419．527℃），铝点（660．323℃），铜点（1084．62℃）三个温度点下进行检定，由标准偶的已知电势值求出被检偶在锌、铝、铜三个固定点上的电势值分析出工业窑炉用贵金属热电偶不确定度评定[1-2]。

1 数学模型

用双极法检定热电偶时，被测热电偶在各固定点上的热电势为：

式中：E 标证（t）- 标准热电偶证书中固定点上的热电动势（mV）；

Δe（t）- 分度时测得的被测热电偶和标准热电偶的热电动势平均值的差值（mV）。

2 各输入量的标准不确定度评定

2.1 重复测量引入的分量u1（A 类）

用统计方法对热电偶进行10 次重复性测量。此测量主要目的是测量此偶的短期稳定性带来的影响。

用贝塞尔公式求得单次测量的实验标准差：

2.2 热电偶年稳定度引入的分量u2（B 类）

对于一等标准热电偶我们取一年内最大变化值为5μV（3σ），故热电偶年稳定度的标准不确定度为：

2.3 一等标准热电偶带来的误差的标准不确定度u3

由一等标准铂铑10- 铂热电偶测量结果不确定度分析报告可知：其在铜点、铝点、锌点标准不确定度为2．5μV、1．8μV、1．4μV。

2.4 电测设备引起的不确定度u4

配套电测设备的准确度为1×10-4，即在铜点、铝点、锌点带来的最大误差为1μV、0．9μV、0．4μV，按均匀分布则在铜点、铝点、锌点带来的不确定度分量分别为0．58μV、0．52μV、0．23μV。

2.5 热电偶参考端影响引起的标准不确定度u5

分度装置使用的冰点瓶中，冰水混合物中杂质的影响，测量导线与热电偶参考端接触时附加电势的影响。综合考虑经实验测得冷端的影响最大为0．05℃，对于0℃附近附加电势为0．27μV，按均匀分布得到此项不确定度为：

2.6 转换开关寄生电势带来的不确定度u6

由于在热电偶测量时被测热电偶的测量是通过转换开关与电测设备相连，因此转换开关的寄生电势会直接附加在被测热电偶的热电势上，对于标准热电偶，转换开关最大寄生电势应小于0．4μV，按均匀分布[3]，标准不确定度为：

2.7 热电偶的不均匀性引起的不确定度u7

由于热电偶在分度测量时是处于一个有温度梯度的温场中，因此热电偶的不均匀性会在有温差的地方产生附加电势。通过实验我们给出估计值：

u7=2．0μV

3 合成标准不确定度的评定

表1 主要标准不确定度汇总表

4 结语

本文旨在分析工业窑炉贵金属热电偶不确定度，对工业测温系统，工业用窑炉贵金属热电偶计量溯源有一定指导作用，为工业窑炉测温提供一个新的方法。