干体炉校准方法及不确定度评定

2024-01-22李鹏程

品牌与标准化 2024年1期

【摘要】干体炉的工作温度范围一般在-80～1300℃。干体炉具有无油烟、体积小、方便携带、能耗低等优點，且升温至预设温度比恒温槽快，作为标准热源被广泛应用于温度传感器的现场校准。本文简要介绍了干体炉的原理，着重研究了其校准方法，并对其温度偏差进行了不确定度评定。

【关键词】干体炉；不确定度分析；温度偏差

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.074

Calibration Method and Uncertainty Evaluation of Dry Body Furnace

LI Pengcheng

（Liaoning Institute of Measurement， Shenyang 110004， China）

Abstract： The working temperature range of a dry furnace is generally between -80℃and 1300℃. Dry body furnaces have the advantages of no oil fumes， small size， convenient portability， and low energy consumption. They also heat up to a preset temperature faster than a constant temperature bath， making them widely used as standard heat sources for on-site calibration of temperature sensors. This article briefly introduces the principle of dry body furnaces， focuses on studying their calibration methods， and evaluates the uncertainty of their temperature deviation.

Keywords： dry body furnace； uncertainty analysis； temperature deviation

对工业现场的温度变送器、工业铂热电阻、热电偶等温度传感器进行校准需要用到相适应的恒温源。按温度传递介质的不同，恒温源可分为干体炉和恒温槽。干体炉相较于恒温槽具有体积小便于携带、升降温速度快、无油烟能耗低等优点，所以被广泛用于校准石油、化工、制药、电力、冶金等工业现场中无法拆卸的传感器。

1.1干体炉工作原理

干体炉的主要组成部分有固体均温块、控温装置、监测均温块温度的温度传感器。固体均温块的材质一般选用导热性能好价格低廉的金属铝来为被校准温度计提供稳定又均匀的测量温场。为了使干体炉达到更好的温度稳定性，生产厂家还会选取耐高温的材料将均温块的四周密封。控温装置对均温块的温度进行把控，配合显示面板显示均温块的实时温度。温度传感器监测均温块的实际温度，并将温度数据传递给控温装置。

干体炉内置的均温块上设有插孔，均温块具有良好的均温作用可为被校准的温度计提供40 mm以上的均匀温场，被校准的温度计插入孔内便能获得干体炉设定的温度。在利用干体炉作为热源校准温度计时，校准结果会受到诸多因素的影响，如干体炉结构设计（控温传感器的位置）、温度计插入孔内接触间隙、校准环境等。

1.2国内外干体炉生产企业现状

目前生产干体炉的国外制造厂家有FLUKE、AMETEK、ISOTECH等。这些欧美国家的公司早在19世纪40年代就开始深耕温度校准仪表研发[1]，拥有深厚的理论基础和设计经验，所以国外的干体炉控温性能较为稳定。相比之下，国内对于相关技术的研发起步较晚，但也涌现出一些优秀的代表企业，如北京康斯特仪表科技股份有限公司、泰安磐然科技测控有限公司等。

2.1校准时的注意事项

1）校准前可对设备参数进行调整，在校准过程中不可调整参数；2）若单独对干体炉的温度传感器和显示仪表进行校准，应严格按照相关技术指标进行；3）在进行干体炉温度偏差、温度波动度、孔间温差校准项目时，温度计应触及干体炉测温孔的最底部；4）若使用标准温度计为标准铂铑10-铂热电偶，且采用冰水化合物作为冰点补偿，注意操作时冰水飞溅到干体炉的加热孔中造成安全隐患；5）为了避免干体炉均温块插孔裸露空气中受到环境气流影响，可使用耐高温玻璃纤维隔绝起到保温作用。

2.2温度偏差的校准

应采用参考标准温度计对干体炉的温度偏差进行校准。选取校准温度点可依据客户的使用要求来进行选择，校准温度点的数量一般为3个以上，校准温度点应尽量选择干体炉生产厂家铭牌标定的温度使用范围上下限附近，其他校准温度点在温度使用范围内均匀分布。

测温孔一般选择具有代表性的中心孔，若客户进行指定可更改，将参考标准温度计插入选好的测温孔中，保证参考标准温度计的末端触及测温孔底部，操作干体炉面板设置成校准点温度，待温度达到并稳定，记录干体炉面板温度显示值和参考标准温度计实际测量值，记录的时长应大于10 min，每间隔一分钟记录一组数据。取干体炉面板温度显示值与参考标准温度计实际测量值的差值的平均值作为一次测量结果。每个校准温度点需进行2次测量，分别在上升到设定温度时和下降到设定温度时进行[2]。