300～1500℃钨铼热电偶校准结果不确定度分析

第十三届中国湿度与水分学术交流会暨国防科技工业热工、流量技术交流会论文集

据，以ＶＢ６．０为开发工具，利用美观实用的第３方控件开发而成，实现了对高温热处理设备的系统精度测试和温度均匀性测试，并且实现了对测试用传感器、测试用采集器等信息的管理功能，再配以相关测试硬件，改善了现有的人工测试流程，并且软件操作方便灵活，提高了测试的自动化水平和工作效率。此外，软件还具有很强的扩展性，为以后软件升级或增加其它功能打下良

好的基础。

参考文献

［１］ＡＭＳ２７５０Ｄ高温测试规范［Ｓ］．

７ｌ

［２］刘彬彬，高春艳．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ程序设计标准教程［Ｍ］．北

京：人民邮电出版社，２００９．

［３］ＧＪＢ５０９Ｂ一２００８热处理工艺质量控制要求［Ｓ］．

３００～１５００ＣｊＣ钨铼热电偶校准结果不确定度分析

武建红，赵俭，王松涛

（中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京

１０００９５）

摘

要：钨铼热电偶适用于还原性气氛，广泛应用于冶金、建材、航天、航空及核能等行业，可以部分取代贵

金属热电偶，是高温测量领域中很有前途的测温材料。为了保证在工业领域钨铼热电偶测温的准确性，需要对其进行不同温度段的校准。本文主要介绍３００—１５００６Ｃ钨铼热电偶的校准方法。并对校准结果进行不确定度分析。

关键词：钨铼热电偶；校准；不确定度中图分类号：ＴＢ９４２

文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—５７９５（２０１０）ＳＯ一００７ｌ一０３

１钨铼热电偶特点简介

钨铼热电偶是１９３１年由Ｇｏｅｄｅｃｋｅ（戈德克）首先研制出来的，是上世纪６０至７０年代得以发展的最成功的难熔金属热电偶。它的最高使用温度可达到２８００℃，但是，在高于２３００。Ｃ时，数据分散，因此，最高使用温度最好在２００００Ｃ左右。钨铼热电偶在１３００℃以下，晶粒尚未长大，故其使用寿命很长，但超过１５０００Ｃ，其晶粒开始长大，当晶粒长到与偶丝直径相当时，十分脆弱。钨铼热电偶极易氧化，适于在惰性或干燥氢气中使用，或用致密的保护管使其与氧隔绝才能使用。不能用于含碳气氛（如在含碳氢化合物的气氛中使用，温度超过１０００％即受腐蚀）。钨或钨铼在含碳气氛中容易生成稳定的碳化物，以致降低其灵敏度并引起脆断，在有氢气存在的情况下，会加速碳化。

目前测量１６００℃以上的温度，多采用非接触法，但是，这种方法的误差较大，如用接触法则能准确地测出真实温度。在高温热电偶中，贵金属热电偶价格昂贵且最高温度也只能在１８０００Ｃ以下，而钨铼热电偶不仅测温上限高，而且稳定性好，因此，钨铼热电偶在冶金、建材、航天、航空及核能等行业都得到广泛应用。

我国的钨资源丰富，钨铼热电偶价格便宜，可以部分取代贵金属热电偶，它是高温测试领域中很有前途的测温材料。随着钨铼热电偶应用领域的逐步扩大，对钨铼热电偶的分度精度和使用可靠性的要求也越来越高。本文主要介绍３００～１５０００Ｃ钨铼热电偶的校准方法及其校准结果的不确定度评定。

２钨铼热电偶校准装置的介绍

分度热电偶最简单实用的方法便是将它与标准热电偶进行比较。由于标准铂铑１０．铂热电偶量值传递的温度范围为３００～１１００。Ｃ，标准铂铑３０－铂铑６热电偶量值传递的温度范围为１１００—１５０００Ｃ，所以在３００—１５０００Ｃ的温度范围内需要用两种标准器进行校准。

由于钨铼热电偶极易氧化，所以校准装置中必须充分考虑热电偶在高温下所处的气氛。校准装置主要由高温炉、真空装置、充气装置、水冷系统、温度控制系统、数据采集系统等部分组成。原理框图如图１所示。

为防止炉内主要构件和被分度热电偶的氧化，分度需要在真空或在惰性气体的保护下进行，我们采用机械真空泵先进行抽真空，真空度一般维持在１３００Ｐａ，再充入氩气进行保护。为了保证标准铂铑１０ 铂热电偶和标准铂铑３０一铂铑６热电偶在分度过程中不被污染，采

作者简介：武建红（１９７８一），女，工程师，主要从事温度领域的计量测试研究。

用无缝盲端刚玉管作为标准偶的保护管，保护管口部进行密封。数据采集采用ＨＰ３４４０１Ａ数字多用表，表的有

万方数据

７２

温度检测与校准技术

水冷系统

真空装置

充气装置

≤≥≤≥

≤≥高温炉

≤≥

≤≥

数据采集温度控制系统

系统

图１

钨铼热电偶校准系统框图

效位数为６位半，精度满足使用要求。温度控制部分采用红外测温仪进行控温。３００～１１００。Ｃ的温度段标准器选用一等标准铂铑１０一铂热电偶，１１００—１５００。Ｃ的温区，标准器选用二等标准铂铑３０－铂铑６热电偶。

刚玉管

高温炉

图２标准偶与被检偶校准时的位置图

３影响钨铼热电偶校准结果的不确定度分量

对于整套校准系统，不确定度主要来源于以下几个方面：①标准器带来的影响Ｈ。；②多次测量重复性ｕ：；③数据采集设备引入的影响Ｍ，；④控温波动的影响ｕ。；⑤刚玉保护管盲端内外温差的影响ｕ，。

４钨铼热电偶校准结果的不确定度评定

由于温度越高，校准过程中引入的不确定度也越大，所以在３００—１１００％的温度段采用一等标准铂铑１０．铂热电偶作为标准器时，选１１００。Ｃ来进行不确定度评定比较有代表性；而在１１００—１５００℃的温区采用二等标准铂铑３０－铂铑６热电偶作标准器时，可以选择１５００℃这一温度点对不确定度加以评定更合理。

４．１

由标准器带来的不确定度分量Ⅱ。

在１１００。Ｃ时，经检定合格在有效期内的一等标准

铂铑１０．铂热电偶其扩展不确定度为０．６０Ｃ，认为是正态分布，包含因子ｋ＝２．５８，则

“ｌｒ（１１００）＝等等＝０．２３℃

ｎ‘叩

二 Ｊ口

“ｌ（１１００）＝０．００２５

ｍＶ

在１５００。Ｃ时，经检定合格在有效期内的二等标准铂铑３０一铂铑６热电偶其扩展不确定度为３．２。Ｃ，认为是正态分布，包含因子ｋ＝２．５８，则

万方数据

《计测技术》２０１０年第３０卷增刊

吣（１５００）＝酱“２４℃

ｕ．（１５００）＝０．０１３６

ｍＶ

４．２

多次测量重复性引入的不确定度分量Ｈ：

由于每个温度点数据采集次数ｎ＝３，采用极差法

计算每个温度点的不确定度分量，其结果为

“，（１１００）＝０．０００９ｍＶ

Ｍ２（１５００）＝０．００１１

ｍＶ

４．３

数据采集设备引入的不确定度分量口，

数据采集使用的是ＨＰ３４４０１Ａ数字多用表，根据

说明书，在０—１００ｍＶ的量程内，其中最大误差小于（０．００５％×读数＋０．００３５％Ｘ量程），取测量数据中最大值参与计算，按均匀分布可得

“，（ｙ）：塑堕塑竺丝喜盟型型

√３

＝２．３×１０。（ｍＶ）

４．４控温波动引入的不确定度Ｈ．

高温炉１０ｍｉｎ内温度波动小于２６Ｃ，按均匀分布考虑，则

‰ｒ

２赫划 ５８℃

“。（１１００）＝０．００７ｍＶｕ。（１５００）＝０．００６

ｍＶ

４．５保护管盲端里外温差的影响Ｈ。

由于采用了刚玉保护管，根据经验，壁厚为０．８

ｍｍ的氧化铝管在１５００。Ｃ时，内外温差小于２０Ｃ。按均匀分布考虑，则

Ⅱｓｒ＝』尘毛＝０．５８。Ｃ

２×４３

“，（１１００）＝０．００７ｍＶ

“５（１５００）＝０．００６

ｍＶ

引入各不确定度分量的因素互不相关，因此合成标

准不确定度为

”√荟“２（¨＝何可ｉ丽

广了————一

ｕ，（１１００℃）＝０．８８℃“。（１５００℃）＝１．４８℃

取包含因子ｋ＝２，其扩展不确定度为

Ｕ（１１００℃）＝ｋ×ｕ。＝２×０．８８℃＝１．８＇ｔ２

Ｕ（１５００℃）＝后ｇⅡ。＝２×１．４８℃＝３．０℃

５提高钨铼热电偶校准结果准确度的措施

通过对校准方法及校准过程中引入的不确定度分量进行分析，可以总结以下措施提高测量准确度：保证保

第十三届中国湿度与水分学术交流会暨国防科技工业热工、流量技术交流会论文集

护管的致密性，防止铂铑系的热电偶在还原性气氛中变脆；高温炉必须采用钨管炉，防止钨或钨铼在含碳气氛中容易生成稳定的碳化物，以致降低其灵敏度并引起脆断，在有氢气存在的情况下，会加速碳化；改进控温方式，提高炉温的稳定性，减小温度波动引入的不确定度分量；提高数据采集设备的准确度等等。

参考文献

７３

［１］陈德茂．快速钨铼热电偶的测温误差［Ｊ］．工业计量．

２００６，（Ｓ２）：７—８．

［２］王魁汉，贺鸿业，崔传孟．钨铼热电偶在空气中的热电动

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［３］唐锐．钨铼热电偶高温分度及其不确定度［Ｊ］．功能材料，

２００４，３５（Ｓ１）：１７０７一１７１０．

利用ＬａｂＶＩＥＷ实现温度传感器远程校准

啊萌，吕国义

（中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京

摘

１０００９５）

要：介绍了利用ＬａｂＶＩＥＷ控制数字多用表，实现温度传感器信号的采集，并通过ＬａｂＶＩＥＷ网络通讯技术

中的ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技术实现数据的传输和接收，完成温度传感器的远程校准。

关键词：温度传感器；远程校准；ＬａｂＶＩＥＷ；ＤａｔａＳｏｅｋｅｔ

中图分类号：ＴＰ２１２．１１

文献标识码：Ｂ文章编号：１６７４—５７９５（２０１０）ＳＯ一００７３—０３

Ｏ

引言

为了使计量人员不仅可以在现场进行校准操作，还

被校温度传感器ｌ被校温度传瘟器２

低热

恒

电势多路扫描

数字电压表

可以借助Ｉｎｔｅｒｎｅｔ在任何地方进行实时地远程操作。我们根据相应检定规程，在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下，利用Ｌａｂｖｉｅｗ语言及其ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技术，通过控制扫描开关、数字多用表，实现温度传感器的远程校准，研制出一套温度传感器的远程校准装置。

温

设备

开关

～一～一～一

现场数据采集

１校准装置概述

校准装置主要包括现场数据采集、数据传输和远程数据采集与监控三部分，组成框图如图１所示。

本地Ｐｃ属于现场仪器服务器端，位于异地的ＰＣ为客户端。现场服务器端的Ｐｃ机通过ＲＳ２３２串口与扫描开关通讯，通过ＧＰＩＢ卡与数字电压表通讯，接收信息。收到信息后，ＰＣ机通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ把它们传人客户端，在客户的计算机中显示出来。反之，客户通过连接上Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的计算机发出指令，本地ＰＣ再取出这些指令，命令现场各个测量仪器设备完成相应的操作。

２

ｍｅｒｉｔ

．Ｉｎ．ｔ．ｅｒａ一．ｃｔ．悃数据传输；鏊骝

。。。一‘。ｆ。。１～…．－ｌ

：

：Ｌ＝二：＝＝＝Ｊ

图１温度传感器远程校准装置组成框图

ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技术实现。

２．１

ＬａｂＶＩＥＷ简介

美国ＮＩ公司的ＬａｂＶＩＥＷ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕ—

Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）是一种图标图形化的编程

语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。Ｌａｂ—ＶＩＥＷ集成了与满足ＧＰＩＢ，ＶＸＩ，ＲＳ－２３２和ＲＳ－４８５协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用ＴＣＰ／ＩＰ、ＡｅｔｉｖｅＸ等软件标准的库函数，是～个功能强大且灵活的软件。

２．２

ＬａｂＶＩＥＷ及其ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技术

为满足远程校准的需要，校准软件部分分为服务器

端和客户端两部分。软件采用ＬａｂＶＩＥＷ语言编写，数据的传输和接收采用ＬａｂＶＩＥＷ网络通讯技术中的

作者简介：何萌（１９７７一），女，工程师。从事温湿度计量测试及相关仪器设备的研发工作。

ＤａｔａＳｏｃｋｅ简介

万方数据

300～1500℃钨铼热电偶校准结果不确定度分析

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

武建红， 赵俭， 王松涛

中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京,100095计测技术

METROLOGY & MEASUREMENT TECHNOLOGY2010,30(z1)

参考文献(3条)

1.陈德茂 快速钨铼热电偶的测温误差 2006(z2)

2.王魁汉;贺鸿业;崔传孟 钨铼热电偶在空气中的热电动势稳定性及其特性研究 1997(04)3.唐锐 钨铼热电偶高温分度及其不确定度[期刊论文]-功能材料 2004(z1)

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2. 丁喻.钟祥.周新东.蔡云卓.刘黄.DING Yu.ZHONG Xiang.ZHOU Xin-dong.CAI Yun-zhuo.LIU Huang 云南某钼加工厂钼酸铵生产流程查定及技术分析[期刊论文]-中国钼业2010,34(4)

3. 吴香梅.熊春华.姚彩萍.沈忱.WU Xiangmei.XIONG Chunhua.YAO Caiping.SHEN Cheng D201×4树脂对铼(Ⅶ) 的交换性能研究[期刊论文]-离子交换与吸附2010,26(5)

4. 王延.梁德春.朱艳丽 热电偶(温度探针)及其动态校正[期刊论文]-压缩机技术2010(4)

本文链接：/Periodical_hkjcjs2010z1029.aspx

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