熱電偶檢定規程

《熱電偶檢定規程》是國家技術監督局於1996年8月23日批准的標準。

基本介紹

• 中文名：熱電偶檢定規程
• 批准日期：1996 年 8 月 23 日
• 實施日期：1997 年 3 月 1 日

概述

本檢定規程經國家技術監督局於1996 年 8 月 23 日批准，並自1997 年 3 月 1 日起施行。

工作用廉金屬熱電偶檢定規程

本規程適用於長度不小於750mm的新製造和使用中的分度號為K的鎳鉻-鎳矽熱電偶、分度號為N 的鎳鉻-鎳矽熱電偶、分度號為E 鎳鉻-銅鎳熱電偶、分度號為J的鐵-銅鎳熱電偶（以下分別簡稱K、N、E、J、X型熱電偶）在-40-1300℃范為內的檢定。

技 術 要 求

1熱電極的名義成分如表1規定。

表1

熱電偶名稱	熱電極名稱	極性	名義成分（℅）
鎳鉻-鎳矽（鋁）	鎳鉻	正極	Ni 90 Cr 10
鎳鉻	負極	Ni97 Si 3
鎳鉻矽-鎳矽	鎳鉻矽	正極	Ni84.4 Cr14.2 Si1.4
鎳鉻	負極	Ni 95.6 Si 4.4
鎳鉻-銅鎳	鎳鉻	正極	Ni 90 Cr 10
銅鎳	負極	Fe 100
鐵-銅鎳	鐵	正極	Fe 100
銅鎳	負極	Cu 55 Ni 45

註：①不同分度號兩鎳鉻極不可互換；

②不同分度號兩銅鎳極不可互換；

③鎳鉻—鎳矽採用鎳鉻—鎳鋁分度表。

2 不同等極熱電偶在規定溫度範圍內，其允差應符合表2表定。

表2

熱 電 偶 名 稱	分度號	等 級	測量溫度範圍（℃ ）	允 差①
鎳鉻—鎳矽（鋁）	K	Ι	―40～1100	±1.5℃或±0.4℅t②
Ⅱ	―40～1300	±2.5℃或±0.75℅t
鎳鉻矽—鎳矽	N	Ι	―40～1100	±1.5℃或±0.4℅t
Ⅱ	―40～1300	±2.5℃或±0.75℅t
鎳鉻—銅鎳	E	Ι	―40～800	±1.5℃或±0.4℅t
Ⅱ	―40～900	±2.5℃或±0.75℅t
鐵—銅鎳	J	Ι	―40～750	±1.5℃或±0.4℅t
Ⅱ	―40～750	±2.5℃或±0.75℅t

注：①允差取大值；②t為測量端溫度。

3 熱電偶的外觀應滿足下列要求：

3.1 新制熱電偶的電極應平直、無列痕、直徑應均勻；使用中的電偶的電極不應有嚴重的腐蝕和明顯縮徑等缺陷。

3.2熱電偶測量端的焊接要牢固、呈球狀，表面應光滑、無氣孔、無夾渣。

檢定概述：

工作用廉金屬熱電偶檢定規程”中檢定方法的綑紮方式提出了修改意見，原規程要求將標準熱電偶與被檢熱電偶一起綑紮成圓形束；修改意見是將標準熱電偶固定於檢定爐的一端，將被檢熱電偶置於檢定爐另一端，使它們的測量端在檢定爐軸線最高溫區內接觸。最後用熱電偶的測量原理進行了理論分析確認這種改變不會影響檢定結果的準確性。

檢定條件

4標準器

4.1 一等、二等標準鉑銠10—鉑熱電偶各1支。

4.2 測量範圍為：―30～300℃的二等標準水銀溫度計一組，也可選用二等標準鉑電阻溫度計。

5 儀器設備

5.1低電勢直流電位差計一套，準確度不低於0.02級﹑最小步進值不大於1μV,或具有同等準確度的其他設備。

5.2多點轉換開關，寄生電勢不大於1μV。

5.3參考端恆溫器，恆溫器內溫度為（0±0.1）℃。

5.4油恆溫槽，在有效工作區域內溫差小於0.2 ℃。

5.5管式爐,其長度為600 mm ,加熱管內徑約為40 mm。

5.5.1管式爐常用最高溫度為1200 ℃，最高均勻溫場中心與爐子幾何中心沿軸線上偏離不大於10 mm ；在均勻溫場長度不小於60 mm，半徑為14 mm 範圍內，任意兩點間溫差不大於1 ℃。

5.5.2為保證管式爐溫場符合檢定要求,可在爐中心置一耐高溫恆溫塊。

5.5.3均勻溫場測試方法見附錄3 。

5.6 控溫設備，應滿足檢定要求。

5.7 熱電偶測量端焊接設備。

5.8 鋼捲尺、遊標卡尺。

5.9 讀數望遠鏡或3～5倍放大鏡。

6 電測設備環境條件應符合使用條件。

檢定項目和檢定方法

7 熱電偶的幾何尺寸與外觀，用鋼捲尺、遊標卡尺和目力檢查，應符合要求。

8 經外觀檢查合格的新制熱電偶，在檢定示值前，應在最高檢定點溫度下，退火2 h 後，隨爐冷卻至250℃以下，使用中的熱電偶不退火。

9 熱電偶的示值檢定溫度，按熱電偶絲材及電極直徑粗細決定，如表3所示。

10 300℃以下點的檢定，在油恆溫槽中，與二等標準水銀溫度計進行比較，檢定時油槽溫度變化不超過±0.1℃。

10.1 將熱電偶的兩電極分別套上高鋁絕緣瓷珠,約50 mm左右,尾部穿塑膠套管,並在尾端露出20 mm左右,以連線參考端引線。

10.2 熱電偶參考端的引線，應使用同材質的銅導線進行連線，接觸要良好，銅導線在20℃時的電阻率應小於0.01724μΩ·m。

10.3 在熱電偶的測量端套上玻璃保護管，插入油恆溫槽中，插入深度不應小於300 mm，玻璃管口沿熱電偶周圍，用脫脂棉堵好。

10.4 將熱電偶的參考端插入裝有變壓器油或酒精的玻璃管或塑膠管中，再分散插入冰點恆溫器內，插入深度不應小於150 mm。

表3

分度號	電 極 直 徑; （ mm ）	檢 定 點 溫 度; （ ℃ ）
K或N	0.3	400 600 700
0.5 0.8 1.0	400 600 800
1.2 1.6 2.0 2.5	400 600 800 1000
3.2	400 600 800 1000 （1200）*
E	0.3 0.5 0.8 1.0 1.2	100 300 400
1.6 2.0 2.5	（100） 200 400 600
3.2	（200） 400 600 700
J	0.3 0.5	100 200 300
0.8 1.0 1.2	100 200 400
1.6 2.0	（100） 200 400 500
2.5 3.2	（100） 200 400 600

* 括弧內的檢定點，可根據用戶需要選定。

11 300℃以上的各點在管式爐中與標準鉑銠10—鉑熱電偶進行比較，其中，檢定Ι極熱電偶時，必須採用一等鉑銠10—鉑熱電偶。

11.1 將標準熱電偶套上高鋁保護管，與套好高鋁絕緣瓷珠的被檢熱電偶用細鎳鉻絲綑紮成圓形一束，其直徑不大於20 mm，綑紮時應將被檢熱電偶的測量端圍繞標準熱電偶的測量端均勻分布一周，並處於垂直標準熱電偶同一截面上。

11.2 將綑紮成束的熱電偶裝入管式爐內，熱電偶的測量端應處於管式爐最高溫區中心；標準熱電偶應與管式爐軸線位置一致。

11.3　管式爐爐口沿熱電偶束周圍，用絕緣耐火材料堵好。

12檢定順序，由低溫向高溫逐點升溫檢定，爐溫偏離檢定點溫度不應超過±5℃。

檢定時連線線路圖

13檢定時連線線路如圖所示，直接測量標準與被熱電偶的熱電動勢。

當爐溫升到檢定點溫度，爐溫變化小於0.2℃/min時,自標準熱電偶開始,依次測量各被檢熱電偶的熱電動勢。

測量順序如下：

標 被1 被2 被n

標 被1 被2 被n

讀數應迅速準確，時間間隔應相近，測量讀數不應小於4次，測量時管式爐溫度變化不大於±0.25℃。

14 量時將所有測量數據填寫在檢定記錄表上（見附錄8）

15 檢定時被檢熱電偶的熱電動勢誤差△et計算方法：

15.1 300℃以下熱電動勢誤差△et用下式計算：

△et = ē被+ S被·△t檢 - e分

式中 ē被—被檢熱電偶在檢定點附近溫度下，測得的熱電動勢算術平均值；

S被— 被檢熱電偶中在某檢定點溫度的微分熱電動勢；

e分— 被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點溫度的熱電動勢值。

△t檢 = t檢-t實

t檢— 檢定點溫度

t實— 實際溫度（實際溫度 = 讀數平均值 + 修正值）

△t檢— 檢定點溫度與實際溫度的差值。

例1 在200℃時E型熱電偶示值誤差計算。

在200℃檢定點附近，參考端為0℃，被檢E型熱電偶的熱電動勢值為13.452mV,二等標準水銀溫度計測得溫場的溫度為200.15℃,求被檢熱電偶在200℃時示值誤差。

△t檢 = 200 - 200.15 = -0.15 ℃

從檢定分度表查得,在200℃時熱電偶的熱電動勢值和微分熱電動勢:

e分 = 13.421 mV

S被 = 0.074 mV

則可計算出△e200即:

△e200 = ē + S被·△t - e分

= 13.452 + 0.074 × （ - 0.15 ） - 13.421

= 0.020（ mV ）

則熱電偶在200℃時示值誤差:

℃

其修正值為-0.3℃。

15.2 300℃以上熱電動勢誤差Δe用下式計算：

式中 ē被—被檢熱電偶在檢定點附近溫度下，測得的熱電動勢算術平均值；

e標—標準熱電偶證書上某檢定點溫度的熱電動勢值；

ē標—標準熱電偶在某檢定點附近溫度下，測得的熱電動勢算術平均值；

e分—被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點溫度的熱電動勢值；

S 標、S被—分別表示標準、被檢熱電偶在某檢定點溫度的微分熱電動勢。

例2 在1000℃時，N型熱電偶示值誤差計算。

在1000℃附近測得標準鉑銠10—鉑熱電偶的熱電動勢算術平均ē標值為9.558 mV；被檢N型熱電偶的熱電動勢算術平均ē被為36.274 mV。

從標準熱電偶檢定證書中查得1000℃時熱電動勢e標為9.581 mV；求被檢N型熱電偶在1000℃時的誤差。從熱電偶微分熱電動勢表中查得1000℃時，標準與被檢熱電偶1℃分別相當於0.012 mV；0.039 mV。

從N型熱電偶分度表中查得1000℃時熱電動勢為36.256 mV,將以上數據代入下式,可計算誤差△e值。即：

則熱電偶在1000℃時示值誤差：

（℃）

其修正值為-2.4℃

檢定結果處理和檢定周期

16 經檢定符合本規程要求的熱電偶發給檢定證書；不合格的熱電偶, 發給檢定結果通知書,如有需要,可給出熱電偶在各檢定點的修正值。

17 熱電偶的檢定周期一般為半年，特殊情況下可根據使用條件來確定。

附錄

附錄1

熱電偶用補償導線的檢定方法

1 補償導線的熱電特性符合下表要求：

型; 號	熱 電 動 勢 允 差
100 ℃	200 ℃	熱電偶; 測量端; 溫度
熱 電; 動 勢; （mV）	允 差	熱 電; 動 勢（mV）	允 差
普 通 級	精 密 級	普 通 級	精 密 級
KCA; KCA; KX; NC; NX; EX; JX	4.096; 4.096; 4.096; 2．774; 2．774; 6.319; 5.269	100uV（2.5℃）*; 100uV（2.5℃）; 100uV（2.5℃）; 100uV（2.5℃）; 100uV（2.5℃）; 200uV（2.5℃）; 140uV（2.5℃）	60uV（1.5℃）; 60uV（1.5℃）; 60uV（1.5℃）; 60uV（1.5℃）; 60uV（1.5℃）; 120uV（1.5℃）; 85uV（1.5℃）	8.138; —; 8.138; 5.913; 5.913; 13.421; 10.779	100uV（2.5℃）; —; 100uV（2.5℃）; 100uV（2.5℃）; 100uV（2.5℃）; 200uV（2.5℃）; 140uV（2.5℃）	60uV（1.5℃）; —; 60uV（1.5℃）; 60uV（1.5℃）; 60uV（1.5℃）; 120uV（1.5℃）; 85uV（1.5℃）	900℃; 900℃; 900℃; 900℃; 900℃; 500℃; 500℃

*括弧內溫度是按上表所列熱電偶測量端溫度的微分熱電動勢計算的。

2 一般用補償導線檢定100℃點，耐熱用補償導線檢定100℃、200℃點，也可根據需要在其他溫度點檢定。

3 將補償導線的兩端的護層和絕緣層去除10～20mm，並將兩個電極表面絕緣清除乾淨，使其一端焊接成一支熱電偶，然後參照本規程第10條進行檢定。

附錄2

帶補償導線熱電偶的檢定方法

本方法適用於K、N、E、J型熱電偶，接上補償導線後整體進行檢定。

1,只限檢定Ⅱ級允差熱電偶。

2,須選用經檢定的延長型補償導線，允差為：（100±0.2℃）。

3,參考接點溫度不得超過100℃。

4,熱電偶長度不小於350mm，熱電偶加補償導線的總長度不小750mm。

5 參照本規程第三章進行檢定。

附錄3

管式爐爐溫溫場測試方法

本方法適用於300～1300℃範圍內管式爐溫場測試。

1 管式爐的技術要求應符合5.5款要求。

2 測試設備應符合4條、5.6、5.8款要求。

3 定位塊尺寸如圖1,材料為耐火材料

4 將定位塊裝入管式爐兩端，使其與爐端帖緊，並裝好控溫熱電偶（從4號孔插入）。

5 將兩支二等標準熱電偶插入定位塊中，使測量端處於爐軸線中點截面處，在標準熱電偶絕緣管與定位塊外端面相交點，用陶鑄鉛筆做一記號，作為坐標“0”點，從此

點分別向工作端和參考端每隔10mm做一記號，標上+5～-5坐標，坐標示意圖如圖2所示。

圖1 定為塊示意圖

圖2 檢定爐坐標示意圖

6 將兩支標準熱電偶（簡稱標1和標2）插入定位塊中，並連線好線路，測量兩標準偶的熱電動勢值。

將爐溫升到（1000±5）℃時，待恆定後，依次測量標1和標2的熱電動勢，測量次數不應小於4次，在此測量時間內，管式爐內溫度變化不得超過±0.25℃。

6.1 軸向溫場測量：將標1和標2分別插入1孔和2孔，並使標1工作端處於0坐標點，再分別使標2處於-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5各點，分別測得標1和標2的熱電動勢，以標1為標準，以標2為被測，將標1在0坐標點測得的熱電動勢值均修正到1000℃點，並將標2在坐標點修正後的熱電動勢值，換算成溫度，即為軸向溫場分布。

6.2 徑向溫場測量：使標1和標2處於同一截面上，標1置於爐軸線上不動，分別將標2置於爐內此截面上、下、左、右四點測量標1和標2的熱電動勢值，此測量共在-2、-1、0、1、2五個坐標的截面上進行。以標1為標準，以標2為被測，將標1在一截面測得的熱電動勢值修正到1000℃，並將標2在該截面上、下、左、右各點測得的熱電動勢值，換算成溫度值，即為該截面的徑向溫場分布。

附錄4

標準鉑銠10—鉑熱點偶在0～1300℃範圍內，

整百度的熱電動勢和溫度對照表編制方法

1 將標準鉑銠10—鉑熱點偶檢定證書上給出的鋅、鋁（銻）、銅三個溫度點的熱點動勢值，填入表1，並計算其在三個溫度點與標準分度表值之差，分別計為△E1、△E2、△E3。

2 標準鉑銠10—鉑熱點偶的係數a.b.c,用表1中△E1、△E2、△E3標準鉑銠10—鉑熱點偶的熱點動勢E（t）和S型熱電偶標準分度表值E3（t）的差值函式計算：

△E（t）= E（t）- ES（t）= a + bt + ct . （1）

表1

序 號	凝固點	溫 度; t （℃）	標準熱電偶檢定證書值; Ei （ t ） （μV ）	S型分度表值; Es（t） （μV ）	△Ei（μV ）
1	鋅	419.53		3446.89	△E1
2	鋁	660.32		5860.13	△E2
2	銻	630.63		5552.80	△E2
3	銅	1084.6		10574.80	△E3

2.1在檢定證書上給出鋅、鋁、銅點時，用式（2）修係數。

a = 4.47201·△E1 - 4.45367·△E2 + 0.981667·△E3

b = -0.0108956·△E1 + 0.0147221·△E2 - 0.00382658·△E3

c = 6.24408×10·△E1-9.78770×10·△E2+3.54362×10·△E3 （ 2 ）

2.2 在檢定證書上給出鋅、鋁、銅點時，用式（3）修係數。

a = 4.87164·△E1 - 4.74785·△E2 + 0.87205·△E3

b = -0.0122166·△E1 - 0.0156946·△E2 -0.00347797·△E3 （ 3 ）

c = 7.12235×10·△E1-10.43420×10·△E2+3.31186×10·△E3

2 將係數a.b.c代入（1），可得出所求正百度點的△E（t）值。

3 根據式（1）導出式（4）：

E（t）= Es （t） + △E（t） （ 4 ）

由此可求出標準鉑銠10—鉑熱點偶在整百度點的熱電動勢值。

例 N074—304標準鉑銠10—鉑熱點偶在鋅、銻、銅三個點上的熱點動勢值分別為：

E1 = 3444μV E2 = 5546μV E3 = 10566μV

求係數a.b.c和1200℃時該標準熱點偶的熱電動勢值。

將E1.E2.E3填入表1中，求得：

△E1 = -2.9 △E2 = -6.8 △E3 = -8.8

用式（3）求a.b.c係數，求得：

a = 10.44702 b = -0.0406889 c = 21.15337×10

在t取1200℃時，將a.b.c代入（1）式，用△E（t）=a+bt+ct 求得△E1200 = -7.9（μV）

將△E（t） 代入（4）式中：E（t） = ES（t）+△E（t）

E1200 = ES（1200） + △E（1200）

= 11951 - 7.9

= 11943 （μV）

No74-304標準鉑銠10—鉑熱點偶在1200℃時熱電動勢值為11943μV。