工业热电偶检定规程

工作用廉金属热电偶检定规程

本规程适用于长度不小于750mm的新制造和使用中的分度号为K的镍铬-镍硅热电偶、分度号为N 的镍铬-镍硅热电偶、分度号为E 镍铬-铜镍热电偶、分度号为J的铁-铜镍热电偶（以下分别简称K、N、E、J、X型热电偶）在-40～1300℃范为内的检定。

1. 技术要求

1. 热电极的名义成分如表1规定。

表1

热电偶名称	热电极名称	极性	名义成分（℅）
镍铬-镍硅(铝)③	镍铬 ①	正极	Ni 90 Cr 10
镍铬-镍硅(铝)③	镍铬	负极	Ni97 Si 3
镍铬硅-镍硅	镍铬硅	正极	Ni84.4 Cr14.2 Si1.4
镍铬硅-镍硅	镍铬	负极	Ni 95.6 Si 4.4
镍铬-铜镍	镍铬 ①	正极	Ni 90 Cr 10
镍铬-铜镍	铜镍 ②	负极	Fe 100
铁-铜镍	铁	正极	Fe 100
铁-铜镍	铜镍 ②	负极	Cu 55 Ni 45

注：

①　不同分度号两镍铬极不可互换；

②　不同分度号两铜镍极不可互换；

③　镍铬—镍硅采用镍铬—镍铝分度表。

2. 不同等极热电偶在规定温度范围内，其允差应符合表2表定。

表2

热电偶名称	分度号	等级	测量温度范围（ ℃ ）	允差①
镍铬—镍硅（铝）	K	Ι	―40～1100	±1.5℃或±0.4℅t②
镍铬—镍硅（铝）	K	Ⅱ	―40～1300	±2.5℃或±0.75℅t
镍铬硅—镍硅	N	Ι	―40～1100	±1.5℃或±0.4℅t
镍铬硅—镍硅	N	Ⅱ	―40～1300	±2.5℃或±0.75℅t
镍铬—铜镍	E	Ι	―40～800	±1.5℃或±0.4℅t
镍铬—铜镍	E	Ⅱ	―40～900	±2.5℃或±0.75℅t
铁—铜镍	J	Ι	―40～750	±1.5℃或±0.4℅t
铁—铜镍	J	Ⅱ	―40～750	±2.5℃或±0.75℅t

注：

①　允差取大值；

②　 t为测量端温度。

3. 热电偶的外观应满足下列要求：

3.1. 新制热电偶的电极应平直、无列痕、直径应均匀；使用中的电偶的电极不应有严重的腐蚀和明显缩径等缺陷。

3.2. 热电偶测量端的焊接要牢固、呈球状，表面应光滑、无气孔、无夹渣。

2. 检定条件

4. 标准器

4.1. 一等、二等标准铂铑10—铂热电偶各1支。

4.2. 测量范围为：―30～300℃的二等标准水银温度计一组，也可选用二等标准铂电阻温度计。

5. 仪器设备

5.1. 低电势直流电位差计一套，准确度不低于0.02级﹑最小步进值不大于1μV,或具有同等准确度的其他设备。

5.2. 多点转换开关，寄生电势不大于1μV。

5.3. 参考端恒温器，恒温器内温度为（0±0.1）℃。

5.4. 油恒温槽，在有效工作区域内温差小于0.2 ℃。

5.5. 管式炉,其长度为600 mm ,加热管内径约为40 mm。

5.5.1. 管式炉常用最高温度为1200 ℃，最高均匀温场中心与炉子几何中心沿轴线上偏离不大于10 mm ；在均匀温场长度不小于60 mm，半径为14 mm 范围内，任意两点间温差不大于1 ℃。

5.5.2. 为保证管式炉温场符合检定要求,可在炉中心置一耐高温恒温块。

5.5.3. 均匀温场测试方法见附录3 。

5.6. 控温设备，应满足检定要求。

5.7. 热电偶测量端焊接设备。

5.8. 钢卷尺、游标卡尺。

5.9. 读数望远镜或3～5倍放大镜。

6. 电测设备环境条件应符合使用条件。

3. 检定项目和检定方法

7. 热电偶的几何尺寸与外观，用钢卷尺、游标卡尺和目力检查，应符合要求。

8. 经外观检查合格的新制热电偶，在检定示值前，应在最高检定点温度下，退火2 h 后，随炉冷却至250℃以下，使用中的热电偶不退火。

9. 热电偶的示值检定温度，按热电偶丝材及电极直径粗细决定，如表3所示。

10. 300℃以下点的检定，在油恒温槽中，与二等标准水银温度计进行比较，检定时油槽温度变化不超过±0.1℃。

10.1. 将热电偶的两电极分别套上高铝绝缘瓷珠,约50 mm左右,尾部穿塑料套管,并在尾端露出20 mm左右,以连接参考端引线。

10.2. 热电偶参考端的引线，应使用同材质的铜导线进行连接，接触要良好，铜导线在20℃时的电阻率应小于0.01724μΩ·m。

10.3. 在热电偶的测量端套上玻璃保护管，插入油恒温槽中，插入深度不应小于300 mm，玻璃管口沿热电偶周围，用脱脂棉堵好。

10.4. 将热电偶的参考端插入装有变压器油或酒精的玻璃管或塑料管中，再分散插入冰点恒温器内，插入深度不应小于150 mm。

表3

分度号

电极直径
（ mm ）

检定点温度
（ ℃ ）

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

* 括号内的检定点，可根据用户需要选定。

11. 300℃以上的各点在管式炉中与标准铂铑10—铂热电偶进行比较，其中，检定Ι极热电偶时，必须采用一等铂铑10—铂热电偶。

11.1. 将标准热电偶套上高铝保护管，与套好高铝绝缘瓷珠的被检热电偶用细镍铬丝捆扎成圆形一束，其直径不大于20 mm，捆扎时应将被检热电偶的测量端围绕标准热电偶的测量端均匀分布一周，并处于垂直标准热电偶同一截面上。

11.2. 将捆扎成束的热电偶装入管式炉内，热电偶的测量端应处于管式炉最高温区中心；标准热电偶应与管式炉轴线位置一致。

11.3. 管式炉炉口沿热电偶束周围，用绝缘耐火材料堵好。

12. 检定顺序，由低温向高温逐点升温检定，炉温偏离检定点温度不应超过±5℃。

检定时连接线路图

13. 检定时连接线路如图所示，直接测量标准与被热电偶的热电动势。

当炉温升到检定点温度，炉温变化小于0.2℃/min时,自标准热电偶开始,依次测量各被检热电偶的热电动势。

测量顺序如下：

标被1 被2 被n

读数应迅速准确，时间间隔应相近，测量读数不应小于4次，测量时管式炉温度变化不大于±0.25℃。

14. 量时将所有测量数据填写在检定记录表上（见附录8）

15. 检定时被检热电偶的热电动势误差△et计算方法：

15.1. 300℃以下热电动势误差△et用下式计算：

△et = ē被 + S被·△t检 - e分

式中

ē被——被检热电偶在检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值；

S被——被检热电偶中在某检定点温度的微分热电动势；

e分——被检热电偶分度表上查得的某检定点温度的热电动势值。

△t检 = t检-t实

式中

t检——检定点温度

t实——实际温度（实际温度 = 读数平均值 + 修正值）

△t检——检定点温度与实际温度的差值。

例1 在200℃时E型热电偶示值误差计算。

在200℃检定点附近，参考端为0℃，被检E型热电偶的热电动势值为13.452mV,二等标准水银温度计测得温场的温度为200.15℃,求被检热电偶在200℃时示值误差。

△t检 = 200 - 200.15 = -0.15 ℃
从检定分度表查得,在200℃时热电偶的热电动势值和微分热电动势:
e分 = 13.421 mV
S被 = 0.074 mV

则可计算出△e200即:

            △e200 = ē被 + S被·△t检 - e分
                        = 13.452 + 0.074 × ( - 0.15 ) - 13.421
                         = 0.020( mV )
    则热电偶在200℃时示值误差:
℃
    其修正值为-0.3℃。

15.2. 300℃以上热电动势误差△e用下式计算：

式中

ē被——被检热电偶在检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值；

e标——标准热电偶证书上某检定点温度的热电动势值；

ē标——标准热电偶在某检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值；

e分——被检热电偶分度表上查得的某检定点温度的热电动势值；

S 标、S被——分别表示标准、被检热电偶在某检定点温度的微分热电动势。

例2 在1000℃时，N型热电偶示值误差计算。

在1000℃附近测得标准铂铑10—铂热电偶的热电动势算术平均ē标值为9.558 mV；被检N型热电偶的热电动势算术平均ē被为36.274 mV。

从标准热电偶检定证书中查得1000℃时热电动势e标为9.581 mV；求被检N型热电偶在1000℃时的误差。从热电偶微分热电动势表中查得1000℃时，标准与被检热电偶1℃分别相当于0.012 mV；0.039 mV。

从N型热电偶分度表中查得1000℃时热电动势为36.256 mV,将以上数据代入下式,可计算误差△e值。即：

则热电偶在1000℃时示值误差：

（℃）

△t检 = 200 - 200.15 = -0.15 ℃
从检定分度表查得,在200℃时热电偶的热电动势值和微分热电动势:
e分 = 13.421 mV
S被 = 0.074 mV

则可计算出△e200即:

            △e200 = ē被 + S被·△t检 - e分
                        = 13.452 + 0.074 × ( - 0.15 ) - 13.421
                         = 0.020( mV )
    则热电偶在200℃时示值误差:
℃
    其修正值为-2.4℃。

4. 检定结果处理和检定周期

16. 经检定符合本规程要求的热电偶发给检定证书；不合格的热电偶, 发给检定结果通知书,如有需要,可给出热电偶在各检定点的修正值。

17. 热电偶的检定周期一般为半年，特殊情况下可根据使用条件来确定。

附录

附录1

热电偶用补偿导线的检定方法

1. 补偿导线的热电特性符合下表要求：

型号	热电动势允差
	100 ℃			200 ℃			热电偶测量端温度
	热电动势 (mV)	允差		热电动势(mV)	允差
		普通级	精密级		普通级	精密级
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℃