鎧裝貴金屬熱電偶測量端位置的確定方法

摘要:熱電偶測量端位置的準(zhǔn)確定位對于熱電偶的校準(zhǔn)和使用有著重要影響，特別對于鎧裝貴金屬熱電偶來說，由于無法通過肉眼準(zhǔn)確識別保護(hù)管內(nèi)部熱電偶測量端的位置，因此在熱電偶檢定和使用過程中一般將其外保護(hù)管頂部作為測量端所在位置。然而通過現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，鎧裝貴金屬熱電偶測量端一般并不位于保護(hù)管頂部，提供了一種準(zhǔn)確定位鎧裝貴金屬熱電偶測量端的方法。
0前言
　　鎧裝貴金屬熱電偶由于具有結(jié)構(gòu)緊湊，堅固耐用，測溫范圍寬，測溫精度高，機(jī)械強(qiáng)度及耐壓性能好，能彎曲，能在高低溫、腐蝕性強(qiáng)等惡劣條件下安全使用等特性，被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、航天、航空等.溫度控制和測試領(lǐng)域。鎧裝貴金屬熱電偶通常和顯示儀表、變送器及電子調(diào)節(jié)器配套使用組成測溫或過程控制系統(tǒng)。
　　由于鎧裝貴金屬熱電偶偶絲位于保護(hù)管內(nèi)部，通過肉眼無法準(zhǔn)確辨識出電偶測量端位置，因而鎧裝貴金屬熱電偶在校準(zhǔn)和使用過程中會引入一定的測量誤差。為了進(jìn)一步提高鎧裝貴金屬熱電偶校準(zhǔn)及使用時的精度，提出了一種利用X光照相檢測技術(shù)對此類電偶測量端進(jìn)行準(zhǔn)確定位后進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
1鎧裝貴金屬熱電偶結(jié)構(gòu)
　　鎧裝貴金屬熱電偶是將熱電偶絲用無機(jī)物絕緣及金屬或陶磁套管封裝，壓實成堅實的組合體。常用鎧裝貴金屬熱電偶的結(jié)構(gòu)型式見圖1。
 
　　由圖1可以看出，由于制造工藝流程不規(guī)范等原因，鎧裝熱電偶制作完成后，封裝在保護(hù)管內(nèi)的測量端位置無法準(zhǔn)確定位，這會對熱電偶的校準(zhǔn)和使用造成兩方面的影響。
第一，根據(jù)JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》要求，鎧裝熱電偶校準(zhǔn)過程中應(yīng)使鎧裝貴金屬熱電偶測量端和標(biāo)準(zhǔn)電偶測量端位于同-一個徑向截面上，如圖2所示。由于鎧裝熱電偶測量端的具體位置無法知曉，通常校準(zhǔn)時默認(rèn)測量端在外保護(hù)管的底部，將鎧裝貴金屬熱電偶外護(hù)管底部和標(biāo)準(zhǔn)電偶外保護(hù)管底部位于同一個徑向截面上進(jìn)行捆扎后校準(zhǔn)，由于被校鎧裝熱電偶測量端位置的不確定性，往往導(dǎo)致校準(zhǔn)時被校鎧裝熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測量端不在同一個徑向截面上，如圖3所示。這必然會增加校準(zhǔn)時爐溫場不均勻引人的誤差。
 
第二,在利用鎧裝貴金屬熱電偶進(jìn)行熱電偶檢定爐爐溫均勻性測試過程中，要求把熱電偶測量端準(zhǔn)確布放在規(guī)定的測溫點位置，由于不能對鎧裝貴金屬熱電偶測量端準(zhǔn)確定位，測量過程中一般默認(rèn)電偶外保護(hù)管底部就是測量端，那么在爐溫均勻性檢測過程中,會對熱電偶檢定爐有效工作區(qū)尺寸測量結(jié)果帶來誤差，造成不必要的重復(fù)測試從而浪費資源。
2X光照相檢測技術(shù)
　　為解決鎧裝貴金屬熱電偶在校準(zhǔn)和使用過程中存在的上述問題，通過X光照相檢測技術(shù)對其測量端進(jìn)行準(zhǔn)確定位。X射線是一種波長很短、頻率很高的電磁輻射，其檢測原理是利用X射線所具有的較強(qiáng)的穿透能力。穿透被測物的射線帶有反映被測物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，通過射線強(qiáng)度的變化來檢測與評判材料或工件內(nèi)部各種宏觀或微觀缺陷的性質(zhì)、大小和分布情況。
　　對熱電偶測量端位置檢測時選用的是450型x光檢測儀。首先將鎧裝熱電偶外套管進(jìn)行清理，避免表面雜質(zhì)對X光照相檢測儀成相質(zhì)量造成影響，同時接通450型X光檢測儀電源，待數(shù)顯電壓表示值穩(wěn)定后將被測熱電偶放置在X射線管與像增強(qiáng)器之間，調(diào)整數(shù)顯面板上的電流和電壓調(diào)節(jié)旋鈕，直到可以看到保護(hù)管內(nèi)部結(jié)構(gòu)位置，此時即可判定出熱電偶測量端的位置。
　　通過X光照相發(fā)現(xiàn)，每支鎧裝貴金屬熱電偶的測量端同其外護(hù)管底部之間的距離幾乎都是不一致的，如圖4所示，選取的拍攝試樣熱電偶中二者最大距離有30mm,而貴金屬熱電偶檢定爐有效均勻溫場的長度只有20mm，.上述距離差異不僅使被校鎧裝熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測量端無法位于同一徑向截面上，而且有可能使熱電偶的測量端在校準(zhǔn)過程中位于檢定爐的有效均勻溫場之外。
 
　　利用X光照相檢測技術(shù)對鎧裝貴金屬熱電偶測量端準(zhǔn)確定位后，可以在熱電偶外保護(hù)管上標(biāo)示出每支熱電偶測量端距外保護(hù)管底部的距離，作為校準(zhǔn)和使用過程中確定測量端位置的依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,校準(zhǔn)時還要對鎧裝貴金屬熱電偶的捆扎方式稍作改變，將被校鎧裝貴金屬熱電偶標(biāo)記的測量端位置與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測量端位置對齊進(jìn)行捆扎，這樣可確保被檢和標(biāo)準(zhǔn)的測量端位于同一徑向截面上。
3X光照相檢測技術(shù)使用前后校準(zhǔn)結(jié)果的比較
　　選取兩支S型全新鎧裝貴金屬熱電偶，分別使用之前的方法(未進(jìn)行被校鎧裝熱電偶測量端位置定位)和改進(jìn)后的方法(使用X光照相檢測技術(shù)進(jìn)行被校鎧裝熱電偶測量端位置定位)在銅點進(jìn)行校準(zhǔn)，將前后兩次方法在銅點的校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行比對，結(jié)果如表1、表2、表3所示。
　　從表1~表3可以看出，兩種不同方式的校準(zhǔn)結(jié)果相差至少1℃。
 
 
　　另外，通過采用X光照相檢測技術(shù)對鎧裝貴金屬熱電偶測量端進(jìn)行準(zhǔn)確定位后，在爐溫均勻性測試過程中也可以更加準(zhǔn)確地將鎧裝貴金屬熱電偶測量端布放在規(guī)定的測溫位置，避免了有效加熱區(qū)擴(kuò)大造成的重復(fù)測試。
　　通過上述改進(jìn)前后數(shù)據(jù)對比得出結(jié)論:準(zhǔn)確測量鎧裝貴金屬熱電偶的實際測量端位置對于熱電偶校準(zhǔn)結(jié)果的影響很大，故校準(zhǔn)前對鎧裝貴金屬熱電偶測量端位置的確定是必要的。
4結(jié)束語
　　通過對鎧裝貴金屬熱電偶進(jìn)行X光片拍攝，獲得鎧裝貴金屬熱電偶測量端在鎧裝外保護(hù)管內(nèi)具體位置的校準(zhǔn)方法，從根本上解決了鎧裝貴金屬熱電偶校準(zhǔn)時由于測量端位置不準(zhǔn)確對校準(zhǔn)結(jié)果帶來的影響，避免了因校準(zhǔn)結(jié)果的不確定性造成的對校準(zhǔn)結(jié)果誤判的風(fēng)險。