CN1936527A - 消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置 - Google Patents

消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置 Download PDF

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Abstract

一种消耗型热电偶测温系统在线校准装置，属于计量测试技术领域。其结构包括温度传感器、补偿导线及测温仪表，温度传感器通过补偿导线与测温仪表连接，温度传感器－补偿导线－测温仪表连成一整体构成校准装置，所述温度传感器包括高温合金管、耐1600℃钢水腐蚀的保护管及热电偶，保护管与高温合金管连接，热电偶置于保护管及高温合金管内部，在高温合金管上安装有活动法兰。本发明有益效果是：校准了消耗型热电偶测温系统的系统误差和复现性；提高了消耗型热电偶测温系统的校准精度与可靠性；也可以评定消耗型热电偶的复现性和准确性；保证了消耗型热电偶测温量值统一，准确可靠。

Description

消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置
技术领域
本发明属于计量测试技术领域，特别是涉及一种消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置。
背景技术
消耗型热电偶是我国当前用量最多的测温元件，也是世界上用量最多的测温元件之一。随着我国冶金工业的飞速发展，每年消耗量超过亿支。但是其成品的质量，目前国际上只能依靠消耗型热电偶丝(B.S.R型)在钯点(1554℃±1℃)的允差来评定。上世纪八十年代，曾用制作比较严格的消耗型热电偶与普通的消耗型热电偶捆绑在一起，在钢水中进行示值比较，由于存在重现性不佳、精度低等缺陷，未能彻底解决消耗型热电偶测温的精度评定。作为消耗型热电偶，人们关心的不仅是一支消耗型热电偶准确度，而是一批消耗型热电偶的测量准确度和精度。
发明内容
为了克服上述存在的弊端，彻底解决消耗型热电偶测温的可靠性问题，本发明提供一种消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置。它是以整体校准的新理念，提出具有校准精度高、可靠性好、误差小的在线校准装置。
本发明的装置包括温度传感器、补偿导线及测温仪表，温度传感器通过补偿导线与测温仪表连接，温度传感器-补偿导线-测温仪表连成一整体构成校准装置，所述温度传感器包括高温合金管、耐1600℃钢水腐蚀的保护管及热电偶，保护管与高温合金管连接，热电偶置于保护管及高温合金管内部，在高温合金管上安装有活动法兰。
保护管为金属陶瓷管时，为防止保护管氧化腐蚀，在其外侧设有护套，护套为SiN4结合碳化硅管。为防止内保护管炸裂，保护管内装有氧化铝填充剂。本发明中所述的热电偶为B型、或S型、或W5型、或W3型。
本发明中的温度传感器-补偿导线-测温仪表形成一整体，在国家认可实验室于1300℃、1400℃、1500℃、1600℃温度点进行整体校准，并附校准证书；然后，再将传感器安装在中间包上用于评定消耗型热电偶的准确度和复现性(发散性)；对消耗型热电偶测温系统现场整体校准。本发明装置的校准不仅适用于中间包钢水中温度校准，在改变相应的校准温度范围时，也适用于铜水、铝水、镁水或锌水测温校准。
本发明的特点是在中间包或钢包的钢液内对消耗型热电偶进行在线校准，中间包内钢水热容量大，温度场广阔且温度场不会因消耗型热电偶插入而改变，示值稳定。
目前按国家量值传递系统和检定规程规定是对热电偶、补偿导线和仪表分别予以检定，称为分立元件法检定。当采用分立元件法检定后三者量值传递的不确定度分别为u1、u2、u3。本发明的使用过程，热电偶-补偿导线-测温仪表整体校准后的不确定度为u，而u则小于u1、u2、u3之综合值。三者在分立元件法检定的误差δ1、δ2、δ3都在允差内时，精度评定采用
Figure A20061004804500051
的方法，实际上δ1、δ2、δ3在很大范围内可相互抵消；国家认可实验室校准证书从1300℃～1600℃间整温度点校准，各校准点均有实际值(或修正值)，当校准后马上按实际值使用时，测温点的误差理论上只剩下u。
消耗型热电偶是一种特殊的测温元件。当校准时，消耗型热电偶故名思义测定温度后，随即消耗了，测温系统的可靠性应由下支消耗型热电偶决定，所以用本发明的装置可先检测该批消耗型热电偶的发散性，只有经检测发散性好的消耗热电偶才可使用。
本发明依据国家认可实验室的校准证书，将校准示值加修正值使用，从而大大地降低校准装置的测量误差。对一批消耗型热电偶，随机抽出5～10支，在本发明装置上确定此测量列单次测量误差σ，经本发明装置多次校准后，并以本发明的校准值为准，取平均值计算出消耗型热电偶测温系统的准确度。
本发明有益效果是：可评定消耗型热电偶测温系统的系统误差和复现性；提高了消耗型热电偶测温系统的校准精度与可靠性；也可以评定消耗型热电偶的复现性(发散性)和准确性；保证了消耗型热电偶测温量值统一，准确可靠。即适用于消耗型热电偶测温系统的在线校准，也适用于消耗型热电偶的在线校准。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明的温度传感器结构示意图，
图3是图2的局部放大示意图；
图中1.中间包，2.钢水，3.温度传感器，4.支架，5.保护盒，6.补偿导线，7.测温仪表，8.接线盒，9.高温合金管，10.活动法兰，11.护套，12.保护管，13.内保护管，14.填充剂，15.热电偶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：本发明结构如图1所示，包括温度传感器3、补偿导线6及测温仪表7，温度传感器3通过补偿导线6与测温仪表7连接，温度传感器3-补偿导线6-测温仪表7连成一整体构成本发明校准装置，所述温度传感器3结构，如图2所示，包括高温合金管9、耐1600℃钢水腐蚀的保护管12及热电偶15，保护管12与高温合金管9连接，热电偶15置于保护管12及高温合金管9内部，在高温合金管9上安装有活动法兰10。本例中在高温合金管9端部置有接线盒8，热电偶15通过接线盒8中的接线端子与补偿导线6连接。
本例中的保护管为金属陶瓷管，为防止保护管12氧化腐蚀，在保护管12外设有护套11，护套11为SiN4结合碳化硅管。本例中热电偶15选用B型；为防止内保护管13炸裂，内保护管13内装氧化铝填充剂14。
消耗型热电偶测温系统在线校准步骤如下：
1.将本发明的温度传感器3安装在支架4上，参见图1，并将温度传感器3慢慢地浸入钢水2中，并用补偿导线6与测温仪表7相连；
2.当温度传感器3示值在测温仪表7上显示稳定后，将被校准消耗型热电偶测温系统用测温枪插到本发明中温度传感器3的保护管12端部附近进行校准，处于相同温场效果好；
3.同时记录被校准的消耗型热电偶测温系统和本发明装置的读数；
4.随机选取消耗型热电偶5～10支，重复第2步～第3步过程，评定出消耗型热电偶测温系统的复现性(散发性)；
5.当消耗型热电偶测温系统在1300℃～1600℃之间，取其5～10次读数的平均值，以本发明装置测温仪表7读数为准计算出被校准消耗型热电偶测温系统的误差。
消耗型热电偶在线校准步骤如下：
1.使用经过认可实验室校准的测温枪和仪表，装上消耗型热电偶；
2.当温度传感器3示值在测温仪表7上显示稳定后，将被校准消耗型热电偶测温系统用测温枪插到本发明中温度传感器3的保护管12端部附近进行校准，处于相同温场效果好；
3.同时记录被校准的消耗型热电偶测温系统和本发明装置的读数；
4.随机选取消耗型热电偶5～10支，重复第2步～第3步过程，取其5～10次读数，计算出消耗型热电偶单次测量的σ值，评定出消耗型热电偶测温系统的复现性(散发性)；
5.再以5～10次读数的平均值，以本发明装置的读数平均值为准，确定消耗型热电偶的准确度。

Claims (8)

1、一种消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置，其特征在于包括温度传感器、补偿导线及测温仪表，温度传感器通过补偿导线与测温仪表连接，温度传感器-补偿导线-测温仪表连成一整体构成校准装置，所述温度传感器包括高温合金管、耐1600℃钢水腐蚀的保护管及热电偶，保护管与高温合金管连接，热电偶置于保护管及高温合金管内部，在高温合金管上安装有活动法兰。
2、根据权利要求1所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置，其特征在于在所述保护管为金属陶瓷管时，在其外侧设有护套。
3、根据权利要求2所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置，其特征在于所述的护套为SiN4结合碳化硅管。
4、根据权利要求1所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置，其特征在于所述的保护管内装有氧化铝填充剂。
5、根据权利要求1所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置，其特征在于所述的热电偶为B型、或S型、或W5型、或W3型。
6、根据权利要求1所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置，其特征在于该装置的校准环境为钢水或铜水。
7、根据权利要求1所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置的校准方法，其特征在于校准消耗型热电偶测温系统时，包括以下步骤：
(1)将校准装置的温度传感器安装在支架上，并将温度传感器慢慢地浸入钢水中，并用补偿导线与测温仪表相连；
(2)当温度传感器示值在测温仪表上显示稳定后，将被校准的消耗型热电偶安装到测温系统的测温枪上，用测温枪插到校准装置中温度传感器的保护管端部附近进行校准；
(3)同时记录被校准的消耗型热电偶测温系统和本发明装置的读数；
(4)随机选取消耗型热电偶5～10支，重复第2步～第3步过程，评定出消耗型热电偶测温系统的复现性；
(5)当消耗型热电偶测温系统在1300℃～1600℃之间，取其5～10次读数的平均值，以本发明装置测温仪表读数为准计算出被校准消耗型热电偶的测温系统的误差。
8、根据权利要求7所述的消耗型热电偶及其测温系统在线校准装置的校准方法，其特征在于校准消耗型热电偶时，包括以下步骤：
(1)使用经过认可实验室校准的测温枪和仪表，装上消耗型热电偶；
(2)当温度传感器示值在测温仪表上显示稳定后，将被校准的消耗型热电偶安装到测温系统的测温枪上，用测温枪插到校准装置中温度传感器的保护管端部附近进行校准；
(3)同时记录被校准的消耗型热电偶测温系统和本发明装置的读数；
(4)随机选取消耗型热电偶5～10支，重复第2步～第3步过程，取其5～10次读数，计算出消耗型热电偶单次测量的σ值，评定出消耗型热电偶测温系统的复现性；
(5)再以5～10次读数的平均值，以本发明装置的读数平均值为准，确定消耗型热电偶的准确度。
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