关于检定短型热电偶方法的几点思考

运航

摘要：随着我国科学技术和市场经济的快速发展，越来越多测量技术、测量元件、测量方式应运而生，其中，短型热电偶的应用深受欢迎，为了保证短型热电偶应用价值和优势，需通过专业检定单位进行必要的短型热电偶检定工作，鉴于此，本文首先简单概述了短型热电偶，重点分析探讨了补偿导线检定法、偶丝延长检定法、修正冷端检定法，希望通过对比明确检定方法的科学合理性，便于推广具有更多优势的检定短型热电偶方法。

关键词：短型热电偶;方法;检定

中图分类号：TH811   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）12-0077-01  现如今，我国许多企业在经营生产中使用了短型热电偶，做好短型热电偶的检定工作，能够避免和及时发现热电偶失准问题，防止由此给企业带来损失和负面影响。近年来，关于检定短型热电偶方法的研究与实践不断加深，不过仍旧有部分企业、检定单位尚未全面把握检定短型热电偶不同方法的优势和不足，无法明确检定方法的相应使用范围和条件，影响了检定效率、质量与水平。由此可见，思考关于检定短型热电偶方法具有重要现实意义。

1 短型热电偶概述

热电偶，作为温度测量仪表内的一种重要测温元件，它的应用十分普及广泛，可进行温度的直接测量，同时完成温度信号与热电动势信号的转换，经由电气仪表有效转换为被测介质的温度数据。因使用需求不同，所以热电偶具有多样化外形，不过各种热电具有大致相同的基本结构，一般包括接线盒、绝缘套保护管、热电极等主要部分，在使用时经常搭配合电子调节器、记录仪表、显示仪表等一起使用。所谓短型温度传感器，是指750mm以下的热电偶，适用于车台架专用温度传感器等领域，可有效完成发动机试车过程涡轮后燃气温度的测量等一系列工作，常规热电偶的检定和校准装置，不能满足短型温度传感器热电偶的检定和校准需求，需根据短型热电偶实际情况，明确其系统的结构构成与工作原理，采取行之有效的检定方法，准确测量和评价短型热电偶温度特性，充分体现短型热电偶的应用价值以及推广意义[1]。

2 检定短型热电偶方法的具体应用

2.1 补偿导线检定法。    此方法检定原理是连接型号和短型热电偶相同、检定合格、长度足够的补偿导线与短型热电偶自由端，将铜导线和短型热电偶另一端进行连接，放置于冰点瓶内，采取常规检定方法。补偿导线检定法还有统体检定法和整体检定法之称，需遵循整体检定原则与整体使用原则[2]。补偿导线在理论依据下，热点特性（0℃～100℃之间）相近于型号相同的热电偶特点性，不过二者之间具有一些误差，检定时采取补偿导线检定法，无需考虑误差问题。针对补偿导线与矩形偶出现的误差方向相反情况，应用补偿导线检定法的整体检定过程，能够抵消一部分误差，降低整体偶误差，针对补偿导线与矩形偶出现的误差方向相同情况，可适当放宽将短偶检定规整制定时的误差允许范围。

补偿导线检定法的应用优势还体现在不会对短偶整体情况造成改变，冰瓶内包含了整体偶冷端，可实现短型热电偶检定标准装置具备的精准性。制造整体检定偶的工作人员，应注意补偿导线与短型热电偶之间连接牢固性，防止检定人员操作产生误差，负责检定的机构，要求检定用户一起提交补偿导线与短偶，当用户不具备补偿导线时，可由检定机构根据短偶配置长度、型号相应的补偿导线，完成检定后向用户提交整体检定与整体偶检定各项数据。此检定方法平及其方便、经济、精准等优势，一直以身深受检定机构和用户青睐。

2.2 偶丝延长检定法。     此方法检定原理是剪去分度号相同、长度足够、检定合格的热电偶工作断焊点，将其变为具有正负极的偶丝两根，在型号相同的短偶正极、负极分别焊上偶丝，制作出与要求长度符合的一支热电偶，然后采取常规检定程序即可。其本质与整体热电偶检定区别不大，同样具有较高准确度，且操作便捷，以两个焊点的充分应用达到检定目的[3]。偶丝延长检定法的不足之处在于，检定机构需做好焊接设备、多样型号偶丝的购进、应用准备工作，其中铂丝、铂铑成本较高，准备不仅麻烦且不经济，从检定机构角度来讲，应用偶丝延长检定法没有太大意义，机构不能将高成本的延长偶丝提供给使用单位，用户获取的依然为短型热电偶，一旦没有在现场使用环节通过补偿措施处理短偶，很容易出现几十度的误差问题。

2.3 修正冷端检定法。此方法检定原理是把被检短型热电偶与标准热电偶工作段进行牢固捆扎，形成完整一束，将其置于检定短型偶的专用炉中，用铜导线连接标准偶冷端，置于冰点瓶内，用铜导线连接被检短型热电偶，置于检定炉周边，采取直流电位差计法，对二者热电势进行测量，测量铜导线与短偶连接温度的过程使用玻璃温度计进行，把温度与电势值进行换算，修正短偶，对比标准偶，获取短偶误差。

因为短型热电偶冷端临近检定炉口，距离短时仅几厘米，炉口温度会随检定点温度提升变化而逐渐升高，所以因使用玻璃温度计在各个检定点测量。在测量过程中，受炉口产生的热对流、热辐射作用，难以测量因偶丝热传导提升的温度数据，加之测量室内流动的空气、封闭炉口的石棉均匀性等因素影响，进一步加大了短偶冷端温度测量难度，尤其对于超过800℃的检定点短偶冷端温度，面临这个更难测准的挑战。实践表明，越短的偶丝，爐口露出的部分越少，检定中测量误差更大。可见，修正冷端检定法具有相对较大的短偶检定误差，适合用于无法通过其他检定方法的情况。

3 结语

综上所述，检定短型热电偶的补偿导线检定法、偶丝延长检定法、修正冷端检定法各有优势，其中补偿导线检定法具有较高精准度，强调了整体检定和整体使用，且成本低廉，具有很大的推广空间。偶丝延长检定法尽管操作麻烦且成本昂贵，不过具有较高准确性，可应用在仲裁检定短型热电偶环节，为了避免偶丝误差，需修正测量结果。修正冷端检定法误差较大，难以精准测温，适合作为权宜之计使用，不应纳入常规检定手段中。

参考文献：

[1] 李彤，梁敬伟，高艳红， 等.液体火箭发动机用短型热电偶校准装置的设计与实现[C].//中国航天科技集团.第二届计量测试与航天发展论坛论文集.2015：100-106.

[2] 宋光政.短型廉金属热电偶校准方法研究及不确定度评定[J].计量与测试技术，2017，44（2）：66-68.

[3] 钟贞. 短型贵金属热电偶检定方法的探究[J]. 酒钢科技，2015，49（03）：86-90.