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便携式表面温度计性能检定方法分析

对便携式表面温度计检定方法的看法

便携式表面温度计的测量误差受被测材料导热性能、被测对象形状、尺寸、表面粗糙度、周围换热情况等很多因素的影响。笔者认为:该类工业测量仪表在计量部门的实验室条件下进行检定后,还需要在模拟工况条件下检定。

目前,国内外大多只对表面温度计进行偶丝的自身检定,或者仅在相当于规范工况下,对整个热电偶进行检定,这两者都不能解决表面温度计在现场使用时的误差与检定误差等级不符的间题,所以作者建议:对便携式表面温度计,必须进行两方面的检定—表面温度计自身检定及模拟现场工况条件的检定。

便携式表面温度计检定方法的提出

表面热电偶温度计测温时的误差主要来自两方面,即由于测温探头中的导热以及装上探头后引起被测对象表面热阻改变而产生的误差。此误差又受被测对象材料热物性、尺寸、形状、表面粗糙度、周围换热条件及温度等工况条件影响而变化。

现有的实验室或计量室检定表面温度计的方法是在一个固定工况下进行的,由于检定时不能模拟现场多变的工况,所以检定好的表面温度计在现场实测时会产生很大的使用误差。比如采用固定热板式检定装置检定好的表面温度计,由于在检定装置上只有固定的热板材料、厚度、光洁度及周围环境条件,所以,已检定的表面温度计在现场实际测试中,由于现场条件与检定时的条件相比发生了很大变化,一般并不能测得表面准确温度。虽然将焊好的热电偶丝浸没于液槽或插人加热炉中确定其电势与温度的关系进行检定是正确可信的,但做成整机测表面温度时情况就不同了。长期以来,这些因素导致了表面准确温度的难测性。

作者认为,对便携式表面温度计应进行两种检定:一方面对热电偶丝自身采用浸人油槽中检定其热电势与温度关系的方法,即表面温度计偶丝自身的检定;另一方面采用模拟现场工况下的检定方法与设备进行检定,再根据现场使用条件对误差进行定量修正。

为此,作者研究了一种能模拟现场工况的检定装置及方法,以解决表面温度计在计量室或实验室检定与现场使用中实测温度的准确传递问题。下面对该装置及方法加以介绍。

1能模拟现场工况的表面温度计检定装置


该装置如图l所示。样品筒1采用IGrl8NigTj不锈钢制成,其底部装有便于装拆的样品2,样品各具不同导热系数、厚度、表面粗糙度及与环境的对流换热工况,以模拟影响表面温度测量误差的主要因素。本装置用强制对流的液体对样品加热,用叶轮ro搅拌是为了保证流体温场均匀以增加样品均温性,浴槽温度用二等标准水银温度计7测量并可用精密控温仪控制,使浴槽温度稳定在不同的值上,以便在不同温度下校验表面温度计。该装置的检定范围为从室温至300℃,在10℃一95℃温度范围内用水作液体介质,在90℃一300℃范围内用棉子油作为液体介质。

2能模拟现场工况的表面温度计检定方法

在使用该装置检定便携式表面温度计时,可根据不同的被测对象的导热系数、厚度、表面粗糙度及周围换热条件,确定这些因素对被检定表面温度计测量误差的影响,由于影响因素较多,因此采用了正交试验法以减少实验次数。将被测对象导热系数、厚度、表面粗糙度及实测温度这四个参数作为因素,每个因素取几个不同的值(即水平),按上述因素及水平排成正交试验表,根据正交试验所得数据,进行多元回归,求出测量误差△t与各影响因素的关系式即:


式中:

x1——实测温度;

x2——被测样品导热系数;

x3——被测样品厚度;

x4——被测样品表面粗糙度;

a,b,c,d,e——针对不同的被检表面温度计进行正交试验所回归得到的常数。

此方程表达了各影响因素对表面温度计进温误差的影响。因此,便携式表面温度计在本装置上检定后,得出误差回归方程式(1),当用检定好的表面温度计在实际现场测试时,只需估计各影响因素的数值,然后代人误差回归方程,从而得出现场测试误差△t,以此误差作为修正项,即可得到表面温度的准确度。用这种方法检定的表面温度计在实际测温中可显著提高测温准确度。这已在对某厂的表面温度计检定及使用中得到证实。



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