熱電偶法測量溫升的影響因素和不確定度

　　熱電偶法是將熱電偶粘貼在設(shè)備部件表面通過溫度測量儀測量設(shè)備部件表面的溫度來計(jì)算出溫升。
　　用熱電偶法測量溫升的影響因素包括熱電偶、溫度測量儀、膠粘劑和測試的環(huán)境條件試驗(yàn)工程師的操作水平等。其中膠粘劑導(dǎo)熱性的影響相對最大,但膠粘劑的供應(yīng)商往往無法提供其導(dǎo)熱系數(shù)或不確定度這就需要對膠粘劑進(jìn)行驗(yàn)證。
　　膠粘劑導(dǎo)熱性的驗(yàn)證
　　用比較的方法來驗(yàn)證膠粘劑的導(dǎo)熱性:在同一捆K型熱電偶線中截取兩條各2m長的線,制成熱電偶分別編號為:1l#. 2#測試布局如圖1 :
 
　　測試方案1 :1#熱電偶用螺釘壓接在銅板上2#熱電偶用厚度為0.8mm的膠水粘接在銅板上表1為測試結(jié)果。
 
　　測試方案2 :1#熱電偶用厚度為0.8mm的膠水粘接在銅板.上2#熱電偶用螺釘壓接在銅板上，
　　測試結(jié)果見表2.
 
　　從表1和表2的數(shù)據(jù)可大致看出隨著溫度升高膠粘劑導(dǎo)熱性能逐步變差,正常測量溫度(不超過110C)的導(dǎo)熱誤差大約在2℃以內(nèi)。
　　熱電偶法測量溫升的不確定度
　　以文章所在試驗(yàn)室為例假定測試溫度為100C。
1.測試設(shè)備及測試條件
　　測量設(shè)備:DR230溫度測量儀
　　K型熱電偶
測量條件溫度15℃~35℃
相對濕度45%~75%
氣壓86kPa~106kPa
電源電壓220(1+5%)V
測試框圖:
 
2.不確定度的來源
1 ) DR- -230溫度測量儀的測量誤差
　　從DR-230溫度測量儀說明書中查到其測量誤差為瀆數(shù)的±0.05%+0.7℃;
　　所以δ1=100x0.05%+0.7=0.75(℃)。
2)熱電偶誤差:
　　熱電偶為K型，規(guī)格書上的誤差為0.4T或±1.5℃檢定結(jié)果其誤差為±1.2℃( 0~200℃ );
所以δ2取±1.5℃.
3) DR -230溫度測量儀的校準(zhǔn)不確定度:
　　DR- 230溫度測量儀2004年校準(zhǔn)證書為±0.3% k=2 ;
所以δ3=100<0.3%=03(℃)。
4)熱電偶粘貼狀態(tài)誤差:
由上述驗(yàn)證可知δ4=+2℃。
5 )環(huán)境溫度、通風(fēng)狀況的誤差:
　　溫升測試是在封閉的小房間內(nèi)進(jìn)行,環(huán)境溫度、通風(fēng)狀況的誤差應(yīng)可以小于0.5℃，δ5取±0.5℃。
3.不確定度評定的數(shù)學(xué)模型
Y=X1+X2+X3+X4+X5
Y--溫度測試值;
X1--溫度測量儀的示值;
X2--熱電偶不確定度;
X3--溫度測量儀的校準(zhǔn)不確定度; .
X4--熱電偶粘貼狀態(tài)不確定度; .
X5--環(huán)境溫度、通風(fēng)狀況不確定度。
4.測量不確定度的各個(gè)分量
1溫度測量儀的示值( X1 )的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度:
Um=0.75/V3 =0.43C ;
2)熱電偶(X2)的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度:
UB1=1.5/√3 =0.83℃;
3)溫度測量儀校準(zhǔn)( Xz不確定度:
UB2=0.3/√2=0.15℃ ;
4 )熱電偶粘貼狀態(tài)(X)的B類不確定度:
UB4=2/√3 =1.15℃
5)環(huán)境溫度、通風(fēng)狀況(X5)的B類不確定度:
UB4=0.5/√3 =0.29℃
5.測量不確定度評定步驟與數(shù)學(xué)推導(dǎo)
 
　　系統(tǒng)測量值呈正態(tài)分布k=2
所以:U=kUc=2x1.51=3.0℃
6.測量不確定度及其表示
　　該項(xiàng)目測量不確定度為U=3.0℃ (k=2 )
　　可見熱電偶法測量溫升的不確定度超過3℃在測試中.遇到臨界值時(shí)就應(yīng)該考慮測量不確定度。另外還可以通過修正的方法來提高測量的準(zhǔn)確性,從上述膠水導(dǎo)熱性的驗(yàn)證中可知其誤差均為負(fù)偏差可以描出偏差曲線對各溫度點(diǎn)進(jìn)行修正洞一批熱電偶的偏差往往也是-一個(gè)方向可以通過溫度測量儀設(shè)置的補(bǔ)償溫度對熱電偶偏差進(jìn)行補(bǔ)償。