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鎧裝熱電偶廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，做好鎧裝熱電偶的量傳工作有利于保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。本實驗室在一次校準(zhǔn)工作中發(fā)現(xiàn)，不同標(biāo)準(zhǔn)裝置測量同一支熱電偶的測量結(jié)果差異明顯， 接著設(shè)計多種實驗，希望能找出存在差異的原因，有利于本實驗室開展準(zhǔn)確可靠的校準(zhǔn)工作。
一、出現(xiàn)差異
JJF1262-2010 《鎧裝熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》適用于測溫范圍 -40℃~1100℃ 的鎧裝廉金屬熱電偶的校準(zhǔn)。 規(guī)范要求測量 300℃ 以下的時候， 采用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻作標(biāo)準(zhǔn)，各種恒溫槽作溫源；在 300℃ 以上采用標(biāo)準(zhǔn)鉑銠 10- 鉑熱電偶作標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶檢定爐作溫源。本次實驗溫度在 300℃ 對一支使用中的 Φ2mm×2m 的 K 型鎧裝熱電偶（與高精密數(shù)字溫度采集儀配套使用），分別用油槽配套二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻和帶等溫塊的熱電偶檢定爐配套一等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠 10- 鉑熱電偶作測試。 所得結(jié)果如表 1 所示。
從表 1 可以看出，兩者校準(zhǔn)的結(jié)果相差 2.7℃ ，超過兩者的合成擴(kuò)展不確定度 0.81℃ （約為 0.9℃ ）。
二、排查原因
本實驗室按照驗證示值誤差—— — 驗證標(biāo)準(zhǔn)—— —驗證檢定爐的溫場—— — 驗證測量方法—— — 分析被檢特性的順序，設(shè)計以下實驗，排查出現(xiàn)差異的原因。
1. 驗證示值誤差
在鋅固定點檢定爐測量被檢偶 （置于石英套管中）的示值誤差，得到結(jié)果為 0.0℃ 。
根據(jù)熱電偶的誤差存在一定的線性規(guī)律，推斷二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻與油槽配套的校準(zhǔn)裝置所得的數(shù)據(jù)較接近真實值，因此重點分析熱電偶與檢定爐配套的校準(zhǔn)裝置。
2. 驗證標(biāo)準(zhǔn)熱電偶
在鋅固定點檢定爐測量標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（置于石英套管中）的熱電動勢值，結(jié)果如下：
測量值： 3.4434mV ；證書值： 3.4438mV 。兩者測量結(jié)果相差僅有 0.0004mV（約0.04℃ ），因此可忽略標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的影響因素。
3. 驗證熱電偶檢定爐溫場
（ 1 ）徑向溫場的影響：將標(biāo)準(zhǔn)偶與被檢偶置于同一等溫孔內(nèi)，測得被檢偶誤差為 +2.5℃ 。
（ 2 ）軸向溫場的影響（見表 2 ）。
從表 2 分析得出， 本實驗室的檢定爐在安裝等溫塊后， 僅方法二在距孔底距離 30mm 時超出了規(guī)范要求?？傮w來看，檢定爐的溫場基本滿足規(guī)范的要求，不是主要影響因素。
4. 驗證測量方法
向標(biāo)準(zhǔn)偶套管與等溫塊測溫孔填充碳化硅粉末，得出被檢偶的誤差為 +2.7℃ 。 可以看出由于標(biāo)準(zhǔn)偶深插孔底，爐口用石棉緊堵，漏熱的影響也不大。
5. 驗證被檢偶的測量重復(fù)性
將被檢偶放入熱電偶檢定爐， 在 300℃ 下獨立重復(fù)測量 5 次，結(jié)果如表 3 所示。
6. 驗證被檢偶熱電均勻性
把熱電偶以不同深度浸沒于 250℃ 的恒溫油槽中，得到實驗結(jié)果如圖 1 所示。
由圖 1 可看出， 被檢偶的浸沒深度對示值誤差的影響十分大，反映其熱電均勻性存在問題。 當(dāng)浸沒深度達(dá)到 35cm 時， 所測結(jié)果才接近使用鋅固定點裝置測量的溫度。
三、實驗拓展
為了進(jìn)一步研究熱電均勻性對示值誤差的影響，本實驗室選取 4 支新制熱電偶做了以下實驗：
1. 熱電偶特征描述
外徑： 2mm ；長度： 2m ；絕緣電阻： ＞2000MΩ 。
2. 熱電偶的處理
在本實驗室 60cm 的熱電偶檢定爐中 （插入深度30cm ）升溫至 600℃ 后隨爐冷卻至室溫；然后將冷端置于冰點恒溫器，分別在 60cm 的熱電偶檢定爐（長爐）與 40cm 的熱電偶檢定爐 （短爐） 測量 300℃ 的示值誤差，結(jié)果如表 4 所示。
3. 熱電均勻性的觀察
把熱電偶以不同深度浸沒于 300℃ 的恒溫油槽中，得到實驗結(jié)果如表 5 所示。
通過改變熱電偶浸沒深度的方法，可觀察到這些熱電偶存在熱電不均勻性。因此使用不同長度的檢定爐所得的示值誤差存在較大的差異。
