微型熱電偶作為儀器儀表的重要組成部分,其測(cè)量精度對(duì)于工業(yè)發(fā)展起著很重要的作用。下面就簡(jiǎn)要介紹一下熱電偶的檢定問(wèn)題。
一、 標(biāo)準(zhǔn)微型熱電偶檢定的檢定設(shè)備
檢定時(shí)所需的設(shè)備有:
1.電測(cè)設(shè)備:檢定一等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶要求電測(cè)設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確度不低于1×10-4,分辨力不低于0.1μV的低阻電位差計(jì)或相當(dāng)?shù)钠渌姕y(cè)設(shè)備。檢定二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶要求電測(cè)設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確度不低于2×10-4,分辨力不低于1μV的低阻電位差計(jì)或相當(dāng)?shù)钠渌姕y(cè)設(shè)備。
2.比較法分度爐:爐長(zhǎng)約600mm,爐內(nèi)***高溫度點(diǎn)偏離爐中心不得超過(guò)20mm。在爐溫***高點(diǎn)±20mm內(nèi),溫度梯度≥0.4℃/cm。分度爐的溫度調(diào)控可采用手動(dòng)或自動(dòng)方法,在測(cè)量過(guò)程中,爐溫應(yīng)恒定變化,其值≤0.1℃/min。
3.退火爐:爐溫達(dá)1100℃時(shí),應(yīng)具有溫度為1100℃±20℃的均勻溫度場(chǎng),溫場(chǎng)的長(zhǎng)度不小于400mm,溫場(chǎng)的一端距爐口不大于100mm。
4.熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān):寄生熱電勢(shì)≤0.4μV。
5.冰點(diǎn)器;
6.熱電偶通電退火裝置;
7.熱電偶測(cè)量端焊接裝置;
二、標(biāo)準(zhǔn)微型熱電偶檢定方法
熱電偶的清洗、退火和焊接
(一)外觀檢查
熱電偶的外觀檢查應(yīng)滿足以下要求:
1.測(cè)量端應(yīng)焊接牢固,表面光滑,無(wú)氣孔等缺陷;
2.熱電偶不應(yīng)有熱電極脆弱缺陷,清洗后不應(yīng)有嚴(yán)重的色斑或發(fā)黑現(xiàn)象;
通過(guò)視力檢查熱電偶測(cè)量端表面質(zhì)量,如發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷,則須剪去一段再重新焊接。
(二)清洗和退火
1.清洗
通過(guò)清洗除去熱電極表面污物,有機(jī)物和部分氧化物而改善熱電性能延長(zhǎng)使用壽命。
(1)酸洗 是用酸的氧化能力以除去熱電偶表面的有機(jī)物,一般金屬雜質(zhì)及其氧化物。將熱電偶絲(鉑銠10—鉑和鉑銠30—鉑銠6熱電偶絲)盤成直徑約80mm的園圈,放在燒杯里先用蒸鎦水沖洗,除去灰塵然后倒入30—50%(按容積比)的化學(xué)純鹽酸或硝酸中浸1h或者煮15min,再放入蒸鎦水中清洗數(shù)次。
(2)硼砂洗 用硼砂(Na2B4O7?10H2O)的還原性,除去附在電極表面難熔于酸的金屬雜質(zhì)及其氧化物,將熱電極展開,把兩熱電極的參考端分別懸掛在清洗架上,兩熱電極夾角約30℃,調(diào)節(jié)電流,使熱電極加熱到1100℃~1150℃將硼砂塊觸及熱電極參考端,硼砂熔化成滴,順電極而下,數(shù)次清洗出現(xiàn)金屬光澤,冷卻至室溫,然后盤成約80mm直徑的園圈放在蒸鎦水中煮沸。
2.退火
通過(guò)退火消除熱電極內(nèi)應(yīng)力,改善金相組織,提高穩(wěn)定性。
(1)通過(guò)在空氣中退火,將熱電偶熱電極懸掛在退火架上,緩慢地調(diào)節(jié)電流,使熱電極在某一溫度下保持一定時(shí)間,然后緩慢地將輸入電流降為零,通電退火使得縱向受熱均勻,附在表面上低熔點(diǎn)金屬及雜質(zhì)可以充分揮發(fā),但是徑向受熱受周圍空氣影響,不一致,冷卻速度快產(chǎn)生熱內(nèi)應(yīng)力。
(2)在爐內(nèi)退火,標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)鉑銠30-鉑銠6熱電偶經(jīng)通電退火后,還要在爐中退火,將熱電極穿上絕緣管后放入專用退火爐的均勻溫場(chǎng)內(nèi),在1100±20℃溫度下保持一段時(shí)間,然后隨爐冷卻,它使得徑向受熱均勻, 消除穿管造成內(nèi)應(yīng)力,增加熱電性的穩(wěn)定性。
(三)測(cè)量端的焊接
熱電偶的測(cè)量端通常采用焊接方式而形成,焊接的質(zhì)量影響測(cè)溫的可靠性,要求測(cè)量端焊接牢固,具有金屬光澤,表面園滑,無(wú)沾污變質(zhì),夾渣和裂紋等,焊點(diǎn)尺寸盡量小些,通常焊點(diǎn)的直徑為熱電極直徑的兩倍。
1.電弧焊 利用高溫電弧將熱電偶測(cè)量端熔化成球狀,常用的有交流電弧焊和直流電弧焊,貴金屬熱電偶常用直流電弧焊;廉金屬熱電偶常用交流電弧焊必要時(shí)可用氬弧焊。
2.其它的焊接方式 熱電偶的測(cè)量端的焊接方式還有鹽浴焊、鹽水焊、水銀焊、對(duì)焊,直流氬弧焊另外新近還發(fā)展有激光焊接,可用于微型熱電偶的焊接。
三、示值檢定
熱電偶的示值檢定,就是將熱電偶置于若干給定的溫度下,測(cè)定其熱電勢(shì),從而確定熱電勢(shì)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可以有不同的方法來(lái)確定熱電勢(shì)。
(一)固定點(diǎn)法
用純物質(zhì)在一定條件下的相變平衡溫度固定值來(lái)對(duì)熱電偶進(jìn)行分度的方法。分度標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶所用到的固定點(diǎn)有鋅凝固點(diǎn)(419.527℃),鋁凝固點(diǎn)(660.323℃)和銅凝固點(diǎn)(1084.62℃),定點(diǎn)法是熱電偶分度方法中精度***高的一種,我國(guó)目前僅在******標(biāo)準(zhǔn)組和工作基準(zhǔn)的檢定用固定點(diǎn)法。
(二)比較法
比較法是利用高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶直接比較的一種分度方法,將被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶捆扎在一起送入檢定爐內(nèi),熱電偶測(cè)量端位于檢定爐內(nèi)均勻的高溫區(qū)域中,有時(shí)為了改善溫場(chǎng)的均勻性,可將熱電偶測(cè)量端放在鎳塊中,再一起放入爐內(nèi),爐內(nèi)溫度恒定在整百度或規(guī)程要求的溫度點(diǎn)上用雙極法,同名極法或微差法來(lái)確定被檢熱電偶在該溫度下的電動(dòng)勢(shì)值,這種分度方法設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,并且一次能分度多支熱電偶,是***常用的一種分度方法。