箱式电阻炉温度均匀性测量不确定度评定

孙宝洋

(陕西天成航空材料有限公司,陕西 咸阳712000)

本文依据JJF1376－2012《箱式电阻炉》校准规范的要求,对RJX-4-9 箱式电阻炉进行校准,对校准数据按照规范中公式求出炉温均匀度,并对炉温均匀度测量不确定度进行评定。得出炉温均匀度及其测量不确定度,从而判断电阻炉是否符合要求,为用户自行判断提供参考依据。

1 评定原理

1.1 计量标准

(300～1100)℃范围内以热电偶测量系统作为标准器,以校准点800℃为依据,对温度均匀度校准结果评定高温箱式电阻炉不确定度。计量标准器及配套设备的技术性能见表1。注：温度为15～35)℃,湿度不大于85%。

1.2 被测对象

箱式电阻炉型号：RJX-4-9 , 出厂编号：20, 评定温度：800℃。

2 试验过程

2.1 方法

该温度测量装置由温度传感器(热电偶)和电测设备(校验仪)两部分组成,将热电偶的测量端与金属测温架相连接,并将将其放入炉内测温区,工作人员时刻关注温度,当炉温达到标准,并处于热稳定状态后开始计数,在一小时内每隔3 分钟记录温度,一共20 次。每一次计数需在1 分钟内完成。准确记录各测温点的最高、最低温度,与中心实际温度的差,并建立模型。

2.2 模型

式中：

Δθ+、Δθ 代表炉温均匀度,℃；tpmax代表各测温点实际温度的最大值,℃；tpmin代表各测温点实际温度的最小值,℃；tp代表中心点的实际温度,℃。

2.3 合成方差和灵敏系数

在式(1)、式(2)中tpmax、tp、tpmin彼此独立不相关,因而得：

2.4 各输入量的标准不确定度分量评定

2.4.1 输入量tpmax引入的标准不确定度分量u(tpmax)

测量值及计算结果见表2。

重复性引入的标准不确定度为：

输入量tpmax引入的标准不确定度分量u (tpmax)为：

2.4.2 输入量tp引入的标准不确定度分量u (tp)

2.4.2.1 输入量tp重复测量引入的标准不确定度分量u (tpk)

测量值及计算结果见表3, 属A 类不确定度分量。

重复性引入标准不确定度算法：

2.4.2.2 温度校准装置修正值引入的标准不确定度分量u(tpd)计算公式为：

u(tpd) =0.3℃

输入量tp引入的标准不确定度分量u (tp)为：

2.4.3 输入量tpmin引入的标准不确定度分量u (tpmin)结果见表4

重复性引入的标准不确定度为：

温度校准装置修正值的扩展不确定度0.6℃(k=2), 公式算法为：

u(ti1) =0.3℃

输入量tpmin引入的标准不确定度分量u (tpmin)为：

2.5 合成标准不确定度计算

合成标准不确定度按式(5)、(6)计算：

2.6 扩展不确定度评定

选取包含因子为k=2,则通过计算发现炉温均匀度(Δθ+、Δθ-)的测量结果的扩展不确定度为：

表1 实验室的计量标准器及配套设备

表2 测量结果及计算结果单位：℃

表3 测量结果及计算结果单位：℃

表4 测量结果及计算结果单位：℃

表5 箱式电阻炉的测量结果不确定度汇总

U+=k·uc=2×0.51=1.1℃, k=2

U-=k·uc=2×0.51=1.1℃, k=2

2.7 对箱式电阻炉其他温度点的测量不确定度评估

根据JJF 1376-2012 的要求,对箱式电阻炉的各测量点进行校准,测量不确定度见表5。

3 结论

文章通过试验对电阻炉炉温均匀度的测量不确定度进行评定,反映了电阻炉在热稳定状态时炉内工作温度的均匀程度,是衡量电阻炉的质量好坏的重要依据。