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影响铂铑高温热电偶测量的关键因素
点击次数:62 发布时间:2019-04-24
 
   影响铂铑高温热电偶测量的关键因素
  1、铂铑高温热电偶校准装置及原理
  其主体部分为高温炉,对于炉体从外到内依次为外壳、水冷层、屏蔽层、保温层、发热体和保护管,同时在炉体上部以及下部都配有冷却水系统和抽真空系统。控温用光纤传感器置于炉体下端底部,光纤透过石英玻璃探测到炉体内热电偶保护管底部,得到控制温度,从而形成温度的一个闭环控制。数采部分主要通过采集软件对数据进行实时采集。
  在校准时,以标准光电高温计为标准,通过炉体上的黑体辐射腔使光电高温计测量炉体中心区的温度,黑体辐射腔的末端与被检热电偶的感温端在同一平面,二者温度值相同,利用比较法得到热电偶的示值误差。铂铑高温热电偶通过低热电势扫描开关连接到数字电压表进行测试,通过串口由上位机实时读取热电偶的电势值,同时上位机也采集光电高温计的实时标准温度,通过软件换算比对得到被检热电偶的示值误差或修正值。
  2、校准过程中的关键影响因素
  在校准过程中,光电高温计对钨管温度的准确测量是至关重要的,其中钨管受热膨胀和石英窗口对光电高温计温度测量有很大影响。
  2.1钨管热膨胀实验
  由于炉体热源采用石墨加热方式,考虑到热电偶在高温下免受石墨发热体的污染,校准时需要选择特殊的保护管与高温炉炉体气氛隔离。同时考虑到不同热电偶在高温下适应不同环境气氛的要求,通过对各种非金属保护管和金属保护管的比较,对于PtRh40-PtRh20、Ir40Rh-Ir热电偶选择用氧化锆、氧化钍、金属铱等材料,对于钨铼热电偶选用钨管作为保护套管。
  2.2石英观察窗口镜片的修正由于光电高温计在测试时通过石英玻璃窗口进行,为减小石英窗口对测量结果的影响,采用石英窗口与标准光电高温计整体标定的方法对其进行修正。校准前将石英玻璃随标准光电高温计送检,检定过程中应保证石英玻璃与标准温度灯的距离和高温热电偶校准炉窗口玻璃与黑体腔实际距离相等,标定观测窗口镜片时应标明方向,并按照此方向在高温热电偶校准炉上安装。
  石英玻璃透过修正系数A值的判定尤为重要。首先用标准光电高温计分别测出标准温度灯(光电高温计向上溯源装置)在引入和不引入窗口玻璃情况下的亮温温度,测试温度点为1500~2300℃,共测试出9个值,分别经过计算,并以这9个A值的平均值作为该石英玻璃在1500~2300℃温度范围的透过率修正系数。在使用时采用公式(1)进行修正。
  3、高温校准实验验证
  3.1B型偶、PtRh40-PtRh20在1500℃指标验证将B型热电偶、铂铑40-铂铑20热电偶放置在B型炉中测试,以二等标准B型偶为标准,得到1300~1500℃范围段的电势值以及修正值。同样,将两种类型热电偶放在高温检定炉中校准,分别比较二支偶在1500℃下的差值。
  3.3WRe5/26热电偶重复性测试
  试验所采用的两支WRe5/26偶丝来自同一型号、同一批次,给出的zui大允差为±1%t。实验前在真空手套箱内进行封装,绝缘材料为氧化镁,保护管为φ6钨管。由于钨铼偶丝与水分在高温下容易发生化学反应,且氧化镁经烧结后在室温下易吸收水分,为减小水分的影响,氧化镁材料使用前在200℃烘箱烘2h后密封保存。同时为避免测量端与钨管底部接触现象,在钨管内预先放置2mm氧化镁粉末,且氧化镁末端处理成豁口形式。
 
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