工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程
本規(guī)程適用于長度不小于750mm的新制造和使用中的分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶、分度號為N的鎳鉻-鎳硅熱電偶、分度號為E鎳鉻-銅鎳熱電偶、分度號為J的鐵-銅鎳熱電偶(以下分別簡稱K、N、E、J型熱電偶)在-40～1300℃范為內(nèi)的檢定。
一、技術(shù)要求
1、熱電極的名義成分如表1規(guī)定。
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熱電偶名稱 |
分度號 |
熱電極名稱 |
極性 |
名義成分（%） |
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鎳鉻-鎳硅(鋁)③ |
K |
鎳鉻 ① |
正極 |
Ni90％，Cr10％ |
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鎳鉻 |
負(fù)極 |
Ni97％，Si3％ |
||
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鎳鉻-銅鎳 |
N |
鎳鉻硅 |
正極 |
Ni84.4％，Cr14.2％，Si1.4％ |
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鎳鉻 |
負(fù)極 |
Ni95.6％，Si4.4％ |
||
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鎳鉻-銅鎳 |
E |
鎳鉻 ① |
正極 |
Ni90％，Cr10％ |
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銅鎳 ② |
負(fù)極 |
Fe100％ |
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鐵-銅鎳 |
J |
鐵 |
正極 |
Fe100％ |
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銅鎳 ② |
負(fù)極 |
Cu55％，Ni45％ |
注：①不同分度號兩鎳鉻極不可互換；
②不同分度號兩銅鎳極不可互換；
③鎳鉻—鎳硅采用鎳鉻—鎳鋁分度表。
2、不同等極熱電偶在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，其允差應(yīng)符合表2表定
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熱電偶名稱 |
分度號 |
等級 |
測量溫度范圍(℃ ) |
允差① |
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鎳鉻-鎳硅(鋁) |
K |
Ι |
-40～1100 |
±1.5℃或±0.4℅t② |
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Ⅱ |
-40～1300 |
±2.5℃或±0.75℅t |
||
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鎳鉻硅-鎳硅 |
N |
Ι |
-40～1100 |
±1.5℃或±0.4℅t |
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Ⅱ |
-40～1300 |
±2.5℃或±0.75℅t |
||
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鎳鉻-銅鎳 |
E |
Ι |
-40～800 |
±1.5℃或±0.4℅t |
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Ⅱ |
-40～900 |
±2.5℃或±0.75℅t |
||
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鐵-銅鎳 |
J |
Ι |
-40～750 |
±1.5℃或±0.4℅t |
|
Ⅱ |
-40～750 |
±2.5℃或±0.75℅t |
注：①允差取大值；②t為測量端溫度。
3、熱電偶的外觀應(yīng)滿足下列要求：
3.1 新制熱電偶的電極應(yīng)平直、無列痕、直徑應(yīng)均勻；使用中的電偶的電極不應(yīng)有嚴(yán)重的腐蝕和明顯縮徑等缺陷。
3.2 熱電偶測量端的焊接要牢固、呈球狀，表面應(yīng)光滑、無氣孔、無夾渣。
二、檢定條件
4、標(biāo)準(zhǔn)器
4.1 一等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶各1支。
4.2 測量范圍為：―30～300℃的二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)一組，也可選用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)。
5、儀器設(shè)備
5.1 低電勢直流電位差計(jì)一套，準(zhǔn)確度不低于0.02級﹑最小步進(jìn)值不大于1μV,或具有同等準(zhǔn)確度的其他設(shè)備。
5.2 多點(diǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)，寄生電勢不大于1μV。
5.3 參考端恒溫器，恒溫器內(nèi)溫度為(0±0.1)℃。
5.4 油恒溫槽，在有效工作區(qū)域內(nèi)溫差小于0.2 ℃。
5.5 管式爐,其長度為600 mm ,加熱管內(nèi)徑約為40 mm。
5.5.1 管式爐常用最高溫度為1200℃，最高均勻溫場中心與爐子幾何中心沿軸線上偏離不大于10 mm ；在均勻溫場長度不小于60 mm，半徑為14 mm 范圍內(nèi)，任意兩點(diǎn)間溫差不大于1 ℃。
5.5.2 為保證管式爐溫場符合檢定要求,可在爐中心置一耐高溫恒溫塊。
5.5.3 均勻溫場測試方法見附錄3 。
5.6 控溫設(shè)備，應(yīng)滿足檢定要求。
5.7 熱電偶測量端焊接設(shè)備。
5.8 鋼卷尺、游標(biāo)卡尺。
5.9 讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡或3-5倍放大鏡。
6、電測設(shè)備環(huán)境條件應(yīng)符合使用條件。
三、檢定項(xiàng)目和檢定方法
7、熱電偶的幾何尺寸與外觀，用鋼卷尺、游標(biāo)卡尺和目力檢查，應(yīng)符合要求。
8、經(jīng)外觀檢查合格的新制熱電偶，在檢定示值前，應(yīng)在最高檢定點(diǎn)溫度下，退火2h后，隨爐冷卻至250℃以下，使用中的熱電偶不退火。
9、熱電偶的示值檢定溫度，按熱電偶絲材及電極直徑粗細(xì)決定，如表3所示。
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分度號 |
電極直徑(mm) |
檢定點(diǎn)溫度(℃) |
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K或N |
0.3 |
400 600 700 |
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0.5 0.8 1.0 |
400 600 800 |
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1.2 1.6 2.0 2.5 |
400 600 800 1000 |
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3.2 |
400 600 800 1000 (1200)＊ |
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E |
0.3 0.5 0.8 1.0 1.2 |
100 300 400 |
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1.6 2.0 2.5 |
(100) 200 400 600 |
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3.2 |
(200) 400 600 700 |
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J |
0.3 0.5 |
100 200 300 |
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0.8 1.0 1.2 |
100 200 400 |
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1.6 2.0 |
(100) 200 400 500 |
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2.5 3.2 |
(100) 200 400 600 |
＊括號內(nèi)的檢定點(diǎn)，可根據(jù)用戶需要選定。
10、300℃以下點(diǎn)的檢定，在油恒溫槽中，與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行比較，檢定時(shí)油槽溫度變化不超過±0.1℃。
10.1 將熱電偶的兩電極分別套上高鋁絕緣瓷珠,約50mm左右,尾部穿塑料套管,并在尾端露出20mm左右,以連接參考端引線。
10.2 熱電偶參考端的引線，應(yīng)使用同材質(zhì)的銅導(dǎo)線進(jìn)行連接，接觸要良好，銅導(dǎo)線在20℃時(shí)的電阻率應(yīng)小于0.01724μΩ×m。
10.3 在熱電偶的測量端套上玻璃保護(hù)管，插入油恒溫槽中，插入深度不應(yīng)小于300mm，玻璃管口沿?zé)犭娕贾車妹撝薅潞谩?/span>
10.4 將熱電偶的參考端插入裝有變壓器油或酒精的玻璃管或塑料管中，再分散插入冰點(diǎn)恒溫器內(nèi)，插入深度不應(yīng)小于150mm。
11、300℃以上的各點(diǎn)在管式爐中與標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行比較，其中，檢定Ι極熱電偶時(shí)，必須采用一等鉑銠10-鉑熱電偶。
11.1 將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶套上高鋁保護(hù)管，與套好高鋁絕緣瓷珠的被檢熱電偶用細(xì)鎳鉻絲捆扎成圓形一束，其直徑不大于20mm，捆扎時(shí)應(yīng)將被檢熱電偶的測量端圍繞標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測量端均勻分布一周，并處于垂直標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同一截面上。
11.2 將捆扎成束的熱電偶裝入管式爐內(nèi)，熱電偶的測量端應(yīng)處于管式爐最高溫區(qū)中心；標(biāo)準(zhǔn)熱電偶應(yīng)與管式爐軸線位置一致。
11.3 管式爐爐口沿?zé)犭娕际車媒^緣耐火材料堵好。
12、檢定順序，由低溫向高溫逐點(diǎn)升溫檢定，爐溫偏離檢定點(diǎn)溫度不應(yīng)超過±5℃。
檢定時(shí)連接線路圖
13、檢定時(shí)連接線路如圖所示，直接測量標(biāo)準(zhǔn)與被熱電偶的熱電動勢。
當(dāng)爐溫升到檢定點(diǎn)溫度，爐溫變化小于0.2℃/min時(shí),自標(biāo)準(zhǔn)熱電偶開始,依次測量各被檢熱電偶的熱電動勢。
測量順序如下：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶→被檢熱電偶1→被檢熱電偶2→被檢熱電偶n
↓
標(biāo)準(zhǔn)熱電偶←被檢熱電偶1←被檢熱電偶2←被檢熱電偶n
讀數(shù)應(yīng)迅速準(zhǔn)確，時(shí)間間隔應(yīng)相近，測量讀數(shù)不應(yīng)小于4次，測量時(shí)管式爐溫度變化不大于±0.25℃。
14、量時(shí)將所有測量數(shù)據(jù)填寫在檢定記錄表上(見附錄8)
15、檢定時(shí)被檢熱電偶的熱電動勢誤差△et計(jì)算方法：
15.1 300℃以下熱電動勢誤差△et用下式計(jì)算：△et=ē被+S被×△t檢-e分
式中：ē被為被檢熱電偶在檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動勢算術(shù)平均值；S被為被檢熱電偶中在某檢定點(diǎn)溫度的微分熱電動勢；e分為被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點(diǎn)溫度的熱電動勢值；△t檢=t檢-t實(shí)，其中t檢為檢定點(diǎn)溫度；t實(shí)為實(shí)際溫度（實(shí)際溫度=讀數(shù)平均值+修正值）；△t檢為檢定點(diǎn)溫度與實(shí)際溫度的差值。
例1：在200℃時(shí)E型熱電偶示值誤差計(jì)算。
在200℃檢定點(diǎn)附近，參考端為0℃，被檢E型熱電偶的熱電動勢值為13.452mV,二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)測得溫場的溫度為200.15℃,求被檢熱電偶在200℃時(shí)示值誤差。
△t檢=200-200.15=-0.15℃
從檢定分度表查得,在200℃時(shí)熱電偶的熱電動勢值和微分熱電動勢:e分=13.421mV；S被=0.074mV，則可計(jì)算出△e200=ē+S被×△t-e分=13.452+0.074×(-0.15)-13.421=0.020(mV)
則熱電偶在200℃時(shí)示值誤差修正值為-0.3℃。
15.2 300℃以上熱電動勢誤差Δe用下式計(jì)算：
式中 ē被—被檢熱電偶在檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動勢算術(shù)平均值；
e標(biāo)—標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書上某檢定點(diǎn)溫度的熱電動勢值；
ē標(biāo)—標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在某檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動勢算術(shù)平均值；
e分—被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點(diǎn)溫度的熱電動勢值；
S 標(biāo)、S被—分別表示標(biāo)準(zhǔn)、被檢熱電偶在某檢定點(diǎn)溫度的微分熱電動勢。
例2：在1000℃時(shí)，N型熱電偶示值誤差計(jì)算。
在1000℃附近測得標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶的熱電動勢算術(shù)平均ē標(biāo)值為9.558mV；被檢N型熱電偶的熱電動勢算術(shù)平均ē被為36.274mV。
從標(biāo)準(zhǔn)熱電偶檢定證書中查得1000℃時(shí)熱電動勢e標(biāo)為9.581mV；求被檢N型
熱電偶在1000℃時(shí)的誤差。從熱電偶微分熱電動勢表中查得1000℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)與被檢熱電偶1℃分別相當(dāng)于0.012mV；0.039mV。
從N型熱電偶分度表中查得1000℃時(shí)熱電動勢為36.256 mV,將以上數(shù)據(jù)代入下式,可計(jì)算誤差△e值。即：則熱電偶在1000℃時(shí)示值誤差修正值為-2.4℃
四、檢定結(jié)果處理和檢定周期
16、經(jīng)檢定符合本規(guī)程要求的熱電偶發(fā)給檢定證書；不合格的熱電偶, 發(fā)給檢定結(jié)果通知書,如有需要,可給出熱電偶在各檢定點(diǎn)的修正值。
17、熱電偶的檢定周期一般為半年，特殊情況下可根據(jù)使用條件來確定。
