小型箱式电阻炉检测方法比较
随着科学技术的发展，热处理炉的测温精度也越来
越高，在《热处理炉有效加热区测定方法》中，对Ⅰ类炉
的控温精度要求达±3℃。目前对箱式电阻炉中的测温
和控温元件如热电偶、补偿导线和温度二次仪表有相应
的检定规程，但对箱式电阻炉的整体校准没有相应的规
范出台。
因此，本文将提出一种整体校准设备，并对分量
检定和整体校准进行分析和比较。
1、分量检定
对箱式电阻炉在线使用的热电偶，应从安装位置上
拆卸下来，送计量部门进行检定。
热电偶的检定周期一般
为半年或一年，这种离线式检定方法存在以下几个问题。
（1）热电偶丝不均质的影响
●热电偶丝材本身不均质。热电偶在检定时，依据
规程要求，插入检定炉内的深度为300mm。
因此热电偶
的检定结果只能说明从工作端开始300mm 长偶丝的热
电行为，当热电偶的长度较长，使用时大部分偶丝处于
高温区，如果热电偶线是均质的，那么依据均质回路定
则，测量结果与长度无关。
但实际使用的热电偶丝并非
均质，尤其是廉金属热电偶丝其均质性较差，如果热电
偶丝不均质且又处于具有温度梯度的温场，那么其局部
将产生寄生热电动势，给测量带来不均质误差。
●热电偶丝在使用中产生的不均质。
使用中热电偶
长期处于高温下，会因偶丝的劣化而引起热电动势变
化，将沿偶丝长度方向发生劣化，并随温度增高，劣化增
强，当劣化的部分处于具有温度梯度的温场时，也将产
生寄生电动势叠加在测量结果中。
（2）铠装热电偶的分流误差
分流误差是指铠装热电偶测量炉温时，当热电偶中
间部位的温度超过800℃时，因其绝缘电阻下降，热电
偶示值出现异常的现象。依据均质回路定则，热电偶测
温只与工作端和参考端两端温度有关，与中间温度分布
无关。
但铠装热电偶添加的绝缘物质是粉末状MgO，温
度每升高100℃，其绝缘电阻下降一个数量级，当中间
部位温度较高时，必定有漏电流产生，使热电偶产生分
流误差。
（3）产生分流误差的影响因素
●铠装热电偶的直径。
实验结果表明：分流误差的
大小与其直径的平方根成反比，即直径越细，分流误差
越大。当中间部位温度高于800℃时，对于d3mm 铠装热
电偶产生分流误差，但对于d6mm 及d8mm 铠装热电
偶，当中间部位的温度为900℃时，仍未出现分流误差。
因此，为了减少分流误差，应尽可能先用直径较粗的铠
装热电偶。
●中间部位的加热温度。如果中间部位的加热温度
超过800℃，有可能产生分流误差，其大小将随温度的
升高呈指数关系增大。
因此除测量端外，其他部位温度
应尽可能不超过800℃。为此，可将铠装热电偶置入保
护管内，再向保护管中通入空气或氮气进行冷却降温，
以使铠装热电偶中间部位的温度控制在800℃以下。
从以上的分析可以看出，用分量检定合格的热电
偶，在使用中却有可能不合格。
2、整体校准装置的选配
选取工作用铂铑10- 铂热电偶，等级为Ⅰ级；选取
过程校验仪，等级为0。05 级。
3、分量检定与整体校准的比较
（1）分量检定测量结果的不确定度评定
●合成标准的不确定度：uc= u1
2 u2
2 u3
姨2
式中：u1 为热电偶的影响；u2 为补偿导线的影响；u3
为温度二次仪表的影响。
一般K 型热电偶，等级为Ⅱ级，取温度点为1000℃，
最大允许误差为±7。5℃，则u1=2。9℃；K 型热电偶补偿导
线为B 型，其最大允许误差为±2。5℃，则u2=1。0℃；温度
二次仪表为0。
5 级，1000℃时的最大允许误差为±5℃，则
u3=1。9℃。将上述各值代入式（1），uc=3。6℃。
●扩展不确定度：取p=0。95，k95=2，U95=7。2℃。
（2）整体校准测量结果的不确定度评定
●合成标准不确定度：uc= u1
2 u2
姨2
式中：u1
为工作用铂铑10- 铂热电偶，等级为Ⅰ级
的影响；u2 为过程检验仪的影响。
采用Ⅰ级工作用铂铑10- 铂热电偶，取温度点为
1000℃，最大允许误差为±1℃，则u1=0。4℃；过程检验
仪为0。05 级，1000℃时的最大允许误差为±0。5℃，则
u2=0。
2℃。将上述各值代入式（2），uc=0。5℃。
●扩展不确定度
取p=0。95，k95=2，U95=1。0℃
综上所述，采用分量检定测量结果的扩展不确定度
为7。
2℃，无法满足工艺要求。整体校准的测量结果的扩
展不确定度为1。0℃，远远优于分量检定，对箱式电阻炉
测温系统的测量结果进行修正后，还可以提高其测温的
准确度。（作者单位：沈阳计量测试院）
□张弓李玉石
技术论文
49。
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