钨铼热电偶高温分度及其不确定度

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1、唐锐：钨铼热电偶高温分度及其不确定度1707钨铼热电偶高温分度及其不确定度∗1,2唐锐（1.国家仪表功能材料工程技术研究中心，重庆400700；2.重庆仪表材料研究所，重庆400700）摘要：钨铼热电偶广泛应用于高温测量。本文论述置于黑体腔内，用电测仪器测量出被测热电偶的输用光学高温计分度钨铼热电偶的方法及其测量不确出，同时用光学(光电)高温计测出黑体腔的温度，则定度。该温度对应于热电偶的输出(参见图2)。关键词：钨铼热电偶；分度；不确定度工作基准钨带灯组中图分类号：TH811文献标识码：A800～2000℃文章编号：1001-9731（2004）增刊-1707-041引言直接分度钨铼热电偶是

2、为适应尖端技术的发展而研究出来的性能优异的难熔金属热电偶。由于我国钨、铼资标准光电高温计标准光学高温计源丰富，偶丝生产技术先进，因此我国的钨铼热电偶800～3200℃800～3200℃已开始应用于冶金、电子、化工、航空航天和原子能等领域。随着钨铼热电偶应用领域的逐步扩大，对钨空腔法分度铼热电偶的分度精度和使用可靠性的要求也越来越高。为了提高钨铼热电偶的高温分度精度和对钨铼热电偶材料的高温性能进行系统的研究，我们建立了一标准铂铑30-铂铑6热电偶组套高精度的分度及试验系统。本文介绍这套分度系统1200～1600℃及其不确定度。图1高温测量溯源2空腔法分度钨铼热电偶的原理及系Fig1High-te

3、mperatruetracingabilitly统简介分度热电偶最简单实用的方法便是将它与标准热电偶进行比较。但是在我国现行温度量值传递体系（图1）中，工作温度最高的标准热电偶（铂铑30-铂铑6）的工作温度也只有1600℃，而钨铼热电偶则需要分度到2000℃甚至更高。在此温度范围只有标准光学（光电）高温计可以使用。由于光学高温计是按普朗克定律来进行测量的，它测量的温度是物体的量度温度Ts，只有当物体为绝对黑体时它测得的温度才是物体的真实温度，因此用标准光学（光电）高温图2高温炉计分度钨铼热电偶只能采用黑体空腔法。Fig2High-temperaturefurnace空腔法分度钨铼热电偶的原理是

4、：在高温炉的均为达到既能在高温下分度钨铼热电偶，又能研究温区放置一只等温黑体腔，分度时将热电偶的测量端高温热电偶材料在常用气氛下的高温行为(特性)的目*收稿日期：2004-06-07通讯作者：唐锐作者简介：唐锐，男，国家仪表功能材料工程技术研究中心高级工程师，长期从事温度测试技术和元件的研究开发工作。负责省部级科技计划项目6项，获部级科技进步二等奖1项，三等奖2项。1708功能材料2004年增刊（35）卷的。我所建立的钨铼热电偶分度及试验系统主要由钨3.1.1A类不确定度评价管炉、真空机组、充气系统、水冷系统、加热电源、对我们的分度系统，A类不确定度应包括：(1)光光学测温系统、电测仪器及自动

5、控制系统等部分构学高温计亮度平衡引起的不确定度；(2)炉温控制不稳成，系统框图如图3。引起的测量不确定度；(3)光高计调焦不准引起的不确定度等。我们用统计方法评价。表1是1200~2000℃光学测温多次分度同一只热电偶的测量数据，测量的标准偏差σ一般不超过1.0℃，我们取2.58δ(置信度99％)作电测仪器为A类不确定度列于表2中。水冷钨带IEEE488口表1真空中多次分度结果单位：mVTable1Calibrationcompatibilityinvacuum真空系统管真空测量温度/第一次第二次第三次第四次第五次平均σ℃120022.25922.24722.245//22.2500.006充

6、气机构炉压力测量130024.15724.16424.15024.14924.15024.1540.006150027.78027.76227.73327.73627.75027.7520.017加热电源160029.48229.4989.49629.49129.49229.4920.005170031.15431.15131.13731.13631.14131.1440.007180032.69832.69932.71532.72232.71132.7090.009控制系统190034.24134.22934.20534.21234.22234.2220.013带RS485接口200035.

7、62135.63635.61835.60535.61835.6200.0103.1.2B类不确定度分析图3分度系统对于我们这套分度系统，主要的B类不确定度包Fig3Calibrationsystem括S1、S2、S3、和S4四项，分述如下。其中钨管炉是系统的主体，它是一台立式真空3.1.2.1由于黑体腔黑度系数为0.9975<1，而引起的炉，以薄壁钨管作为电阻加热元件，通过一套大功率不确定度S1可