CN105058275A - 一种热电偶检定专用夹具及热电偶检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热电偶检定专用夹具，它包括连接在一起的夹体A和夹体B，夹体A用来连接热电偶的正极，夹体B用来连接热电偶负极，夹体A、B均设置有弹簧夹结构，弹簧夹结构前端为夹嘴，夹体A、B内芯以及夹体的夹嘴夹口处均使用导热性能好的金属材质，夹体A、B接触连接，但两者之间绝缘，在夹体B末端内部设置有温度传感器，并通过数据线与外部电测设备连接，夹体A、B内部内芯金属末端焊接信号线，并连接至外部电测设备，相比现有的检定装置以及检定方法，该发明产品结构设计合理，操作使用方便，测量过程简捷、测量精度高。

Description

一种热电偶检定专用夹具及热电偶检定方法

技术领域

本发明涉及一种热电偶的检测设备及其方法，具体为一种热电偶检定专用夹具以及热电偶检定方法。

背景技术

热电偶是是温度计量行业中最常用的一种传感器，其测温原理是基于热电效应原理，即两种不同成分的导体焊接或绞接在一起，当其两端处于不同温场时，在回路中就会产生热电势，通过测量热电势的大小从而测量出温度。热电偶使用过程中，由于热电极的高温挥发，晶粒组织变化，氧化腐蚀等原因，常出现老化变质，使其热电特性改变，造成测温误差。为了使其测温准确，工作用热电偶不仅在出厂时需要进行严格检验，而且在使用过程中需要定期进行检定。热电偶的周期检定方法常用比较法，即利用高一级的标准热电偶和被检定热电偶直接比较的一种方法，操作时将被检和标准热电偶捆扎在一起放入检定炉。比较法又分为双极法、同名极法、微差法，在实际检定中常采用双级法：将被检定热电偶和标准热电偶捆扎后，置于热电偶检定炉同一位置，用电测设备分别测出标准热电偶和被检热电偶的热电势值，再利用ITS90温标中的电势-温度变换公式和标准证书上的相应温度点的电势值，计算出被检热电偶在该温度点上与ITS90温标中标准值的偏差。

上述测试装置及方法目前存在的问题：热电偶检定过程中需要将被检热电偶与标准热电偶的参考端与连接至电测设备的铜线进行良好连接，进行热电偶参考端温度补偿。目前，常用的热电偶参考端温度补偿方法主要有采用零度冰点器参考端补偿法和采用温度传感器参考端自动补偿法。如果采用冰点器做参考端补偿，通常需要将多股铜线与电偶丝采用拧接的方式进行连接，拧接在一起的连接方式存在以下问题：1.接线操做繁琐，效率很低。如果被检偶是铠装热电偶，还需要另外使用补偿导线将热电偶后端法兰盘上的正负极引入冰点瓶，操作非常麻烦。2.铜线容易被氧化，需要经常用砂纸打磨以保证接触良好，结果造成连接线越来越短。3.热电偶的偶丝经常拧会断掉。如果采用外部温度传感器参考端补偿的方式进行检定，通常使用鳄鱼夹进行连接，鳄鱼夹连接方式会带来以下问题：1.常规的鳄鱼夹通常无法满足检定过程对寄生电势的要求，行业规程规定寄生电势要低于0.4μV，普通鳄鱼夹无法达到该标准要求。2.参考端温度补偿有偏差，这里主要原因是热电偶在工作过程中，工作端会向参考端传到热量，尤其是比较短的热电偶，因此参考端的温度实际是高于环境温度的，而外置参考端传感器只能测量室温，所以使用外置参考端的方式尽管操作简单，但误差较大。3.检定过程中有多支电偶，其参考端温度均不相同，而外置参考端补偿通常只用一个，因此使用同样的外置参考端补偿也会引起比较大的测量结果误差。4.热电偶的电偶丝通常比较单薄，容易受到环境温度波动的影响，进而增加检定结果中的误差分量。

发明内容

为解决上述测量装置及测量方式所存在的技术问题，本发明特提供了一种热电偶检定专用夹具，结构设计合理，操作使用方便，测量过程简捷、测量精度高，检定方法更加简捷精确。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：一种热电偶检定专用夹具，它包括连接在一起的夹体A和夹体B，夹体A用来连接热电偶的正极，夹体B用来连接热电偶负极，夹体A、B均设置有弹簧夹结构，弹簧夹结构前端为夹嘴，夹体A、B内芯以及夹体的夹嘴夹口处均使用导热性能好的金属材质，夹体A、B接触连接，但两者之间绝缘，在夹体B末端内部设置有温度传感器，并通过数据线与外部电测设备连接，夹体A、B内部内芯金属末端焊接信号线，并连接至外部电测设备。

所述的弹簧夹结构，包括中部铰接在一起的固定座和活动板，中部铰接处设置有扭簧，两者的前端构成夹体的夹嘴，夹嘴在扭簧作用力下咬合在一起。

夹体A、B的固定座固定连接在一起，此种结构连接方式适用于检定热电偶丝。

夹体A、B的固定座另外一种连接方式为活动连接，具体结构为：夹体A固定座设置有长条形燕尾凸槽以及夹扣，夹体B的固定座设置有与燕尾凸槽相配合的滑槽以及圆柱销，燕尾凸槽与滑槽滑动嵌接，当两者完美嵌入连接时，圆柱销卡入夹扣，该结构设计的目的就是为了使夹体A、B紧密接触连接，保证此处的热电偶丝保持在同一温度环境下，分体连接的作用在于夹体A、B也可分开单独夹热电偶的两个端子，尤其是铠装热电偶，端头螺丝较大不利夹取的情况下使用。

所述的夹体内芯厚度大于7mm，厚度太薄容易受环境温度的波动影响。

所述的夹体内芯选用导热性能好的紫铜或者其它类似材料。

进一步地，为了防止材料氧化，夹体夹嘴表面做电镀处理。

夹体A、B的夹嘴内咬合齿线一样，即夹体A、B内部咬合槽轮廓是一样的，夹嘴内设置了多种规格的咬合槽，用以适应不同规格、形状的热电偶接头，结构包括与铠装螺头配合的弧形柱槽，与不同直径热电偶丝相配合的V形咬合齿，以及与焊叉插片接头配合的竖向柱体凹凸咬合槽，目的是确保能够让热电偶参考端与夹具可靠连接，并使连接面积最大化，这样可以使得夹具的温度与热电偶参考端的温度尽可能的趋于一致。

所述的温度传感器通过导热硅脂与B夹体的导热金属连接。

所述的温度传感器放置在夹体B的末端，其作用是实时检测接线端的温度参数。

一种利用上述夹具的热电偶检定方法：

将被检热电偶的测温工作端放置在恒温检定炉内，热电偶的另一端通过上述的夹具的夹体A、B分别咬合接触热电偶的正负极作为参考端，将夹体A、B连接到一起，并通过该装置的夹扣结构固定连接，通过夹体A、B内部金属末端焊接信号线与外接电测设备连接获取不同电势值，通过夹具内的温度传感器将金属夹具的实时温度值传送到外接设备，通过公式计算获得补偿数据，经过计算获得，被检定热电偶的检定结果。

本发明的有益效果为：

1.能够像鳄鱼夹一样快速连接热电偶参考端，操做方便的同时具有用铜线连接参考端的电学性能。

2.可快速、紧密连接几乎所有规格、方式的热电偶参考端，去掉了冰点器或者零度恒温器以及相关的操做流程，降低成本，提高检定效率。

3.大面积的接触能够最大程度的使夹具的金属材料与热电偶的参考端温度趋于一致，并增大热电偶参考端的热惯性，避免了因环境温度的波动对检定过程带来的负面影响，提高了测量精度。

4.通过该夹具，每支被检热电偶均具有独立的参考端，避免了因参考端差异带来的检定误差。

5.最大的优势是在不适用冰点器的情况下，也可以获得几乎相同的热电偶检定结果。

6.利用该夹具的检定方法，缩短了检定操做流程、简化了检定方法，直接夹取固定参考端，方便、快捷、效率高。

附图说明

图1为该发明实施例结构示意图；

图2为图1中夹嘴内咬合槽形结构示意图；

图3为图1中夹体B的固定座结构示意图；

图4为图1中夹体A的固定座结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

一种热电偶检定专用夹具，它包括连接在一起的夹体A1和夹体B2，夹体A1用来连接热电偶的正极，夹体B2用来连接热电偶负极，夹体A、B均设置有弹簧夹结构，弹簧夹结构前端为夹嘴3，夹体A、B内芯以及夹体的夹嘴夹口处均使用导热性能好的金属材质，夹体A、B接触连接，但两者之间绝缘，在夹体B2末端内部设置有温度传感器4，温度传感器4通过数据线与外部电测设备连接，夹体A、B内部内芯金属末端焊接信号线，并连接至外部电测设备。

所述的夹体A1或者夹体B2，在与热电偶连接时可互换，即夹体A可与热电偶的正极连接或者与负极连接，并不会对检定结果产生不同的效果及影响。

所述的弹簧夹结构，包括中部铰接在一起的固定座6和活动板5，中部铰接处设置有扭簧，两者的前端构成夹体的夹嘴3，夹嘴3在扭簧作用力下咬合在一起。

夹体A、B的固定座另外一种连接方式为活动连接，具体结构为：夹体A1固定座设置有长条形燕尾凸槽12以及夹扣13，夹体B2的固定座设置有与燕尾凸槽12相配合的滑槽10以及圆柱销11，燕尾凸槽12与滑槽10滑动嵌接，当两者完美嵌入连接时，圆柱销11卡入夹扣13，该结构设计的目的就是为了使夹体A、B紧密接触连接，保证此处的热电偶丝保持在同一温度环境下，分体连接的作用在于夹体A、B也可分开单独夹热电偶的两个端子，尤其是铠装热电偶，端头螺丝较大不利夹取的情况下使用。

进一步地，上述的夹扣13也可设计在夹体A的另一端，即夹体A、B可换一个方向连接到一起，使夹体B2的夹嘴与夹体A1的夹嘴朝向相反，甚至夹扣13可设置两个分别在夹体A的两端，朝向可根据实际情况随意调整。

夹体A、B的固定座也可固定连接在一起，此种结构连接方式仅适用于检定热电偶丝。

所述的夹体A、B内芯厚度大于7mm，厚度太薄容易受环境温度的波动影响。

所述的夹体内芯选用导热性能好的紫铜或者其它类似材料。

进一步地，为了防止材料氧化，夹体夹嘴3表面做电镀处理。

夹体A、B的夹嘴内咬合齿线一样，即夹体A、B内部咬合槽轮廓是一样的，夹嘴内设置了多种规格的咬合槽，用以适应不同规格、形状的热电偶接头，结构包括与铠装螺头配合的弧形柱槽7，夹嘴咬合后可将螺头端部咬合在夹嘴内，螺头夹紧在柱槽内；与不同直径热电偶丝相配合的V形咬合齿8，V形咬合齿可根据热电偶丝直径分多个，每组咬合齿中尖端的齿尖并非纯尖锐结构，夹嘴咬合后，V形齿之间会保留一定的空隙，防止全闭合的咬合齿咬断热电偶丝，并使热电偶丝与夹嘴接触更紧密；与焊叉插片接头配合的竖向柱体凹凸咬合槽，目的是确保能够让热电偶参考端与夹具可靠连接，并使连接面积最大化，这样可以使得夹具的温度与热电偶参考端的温度尽可能的趋于一致。

所述的温度传感器4通过导热硅脂与夹体B导热金属连接。

所述的温度传感器4放置在夹体B的末端，其作用是实时检测接线端的温度参数。

一种利用上述夹具的热电偶检定方法：

将被检热电偶的测温工作端放置在恒温检定炉内，热电偶的另一端通过上述的夹具的夹体A、B分别咬合接触热电偶的正负极作为参考端，将夹体A、B连接到一起，并通过该装置的夹扣结构固定连接，通过夹体A、B内部金属末端焊接信号线与外接电测设备连接获取不同电势值，通过夹具内的温度传感器将金属夹具的实时温度值传送到外接设备，通过公式计算获得补偿数据，经过计算获得，被检定热电偶的检定结果。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热电偶检定专用夹具，其特征是：它包括连接在一起的夹体A和夹体B，夹体A用来连接热电偶的正极，夹体B用来连接热电偶负极，夹体A、B均设置有弹簧夹结构，弹簧夹结构前端为夹嘴，夹体A、B内芯以及夹体的夹嘴夹口处均使用导热性能好的金属材质，夹体A、B接触连接，但两者之间绝缘，在夹体B末端内部设置有温度传感器，并通过数据线与外部电测设备连接，夹体A、B内部内芯金属末端焊接信号线，并连接至外部电测设备。

2.根据权利要求1所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：所述的弹簧夹结构，包括中部铰接在一起的固定座和活动板，中部铰接处设置有扭簧，两者的前端构成夹体的夹嘴，夹嘴在扭簧作用力下咬合在一起。

3.根据权利要求2所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：夹体A、B的固定座固定连接在一起，此种结构连接方式适用于检定热电偶丝。

4.根据权利要求2所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：夹体A、B的固定座连接方式为活动连接，夹体A固定座设置有长条形燕尾凸槽以及夹扣，夹体B的固定座设置有与燕尾凸槽相配合的滑槽以及圆柱销，燕尾凸槽与滑槽滑动嵌接，当两者完美嵌入连接时，圆柱销卡入夹扣。

5.根据权利要求1所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：所述的夹体内芯厚度大于7mm。

6.根据权利要求1所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：所述的夹体内芯选用导热性能好的紫铜或者其它类似材料。

7.根据权利要求6所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：夹体夹嘴表面做电镀处理。

8.根据权利要求1所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：夹体A、B的夹嘴内咬合齿线一样，夹嘴内设置了多种规格的咬合槽，结构包括与铠装螺头配合的弧形柱槽，与不同直径热电偶丝相配合的V形咬合齿，以及与焊叉插片接头配合的竖向柱体凹凸咬合槽。

9.根据权利要求1所述的热电偶检定专用夹具，其特征是：所述的温度传感器通过导热硅脂与B夹体的导热金属连接。

10.一种利用上述权利要求1中所述热电偶检定专用夹具的热电偶检定方法，其特征是：将被检热电偶的测温工作端放置在恒温检定炉内，热电偶的另一端通过上述的夹具的夹体A、B分别咬合接触热电偶的正负极作为参考端，将夹体A、B连接到一起，并通过该装置的夹扣结构固定连接，通过夹体A、B内部金属末端焊接信号线与外接电测设备连接获取不同电势值，通过夹具内的温度传感器将金属夹具的实时温度值传送到外接设备，通过公式计算获得补偿数据，经过计算获得，被检定热电偶的检定结果。