智能數(shù)字測溫儀表測量電弧爐鋼水出鋼溫度的不確定度評定

易青

【摘 要】通過闡述智能數(shù)字測溫儀表測量電弧爐鋼水出鋼溫度不確定度評定的方法，分析與計算并由測溫系統(tǒng)中的重復性、儀表的分辨率與熱電偶進行不確定度“方差”合成；對測量結(jié)果給出的被測量估計值的可能誤差的程度，即表征被測量的真值所處范圍得擴展不確定度在1610℃時的測溫系統(tǒng)約為5℃；是熱處理工藝在此測溫點的誤差要求±10℃的1/2；即此測溫系統(tǒng)滿足測量電弧爐出鋼溫度的技術(shù)要求。

【關(guān)鍵詞】測溫儀表 分辨率 測溫系統(tǒng) 標準偏差 不確定度 熱電偶 溫度

1 概述

在煉鋼過程中，鋼水出鋼溫度的測量誤差對鑄件的質(zhì)量影響很大，如果因測量溫度的不準確，導致溫度的偏高或偏低，使得鑄件產(chǎn)生缺陷，導致質(zhì)量問題。在測溫系統(tǒng)中，測溫儀起著關(guān)鍵的作用，對其進行不確定度評定，以判斷該測溫系統(tǒng)是否合格。

2 不確定度的評定

2.1方法采用直接測量法

儀器：SY-903智能數(shù)字測溫儀準確度等級為0.5級，工藝要求測量出鋼溫度1610℃時，誤差為±10℃；分辨率1℃，配B型快速熱電偶。

環(huán)境：0～50℃

方法：（1）熱工計量設備操作規(guī)范。（2）熱加工測定程序。（3）電弧爐氧化法煉鋼工藝。

2.2數(shù)學模型

t=td-ts 式中： t——儀表的示值誤差

td——電弧爐的鋼水檢測點測溫儀的顯示溫度

ts——標準器mV值對應的檢測點溫度值

2.3輸入量u（td）標準不確定度的評定

輸入量u（td）的不確定度來源主要有三個部分：測量的重復性和儀表的分辨率，B型快速 熱電偶的誤差。

2.3.1測量重復性導致的不確定度u（td1）

u（td1）采用“示值基準法”（按A類方法評定） ，用sy-903測量儀在1610℃點得到一個測量列1610℃、1610℃、1609℃ 、1610℃ 1610℃ 1611℃、1610、1609、1610、1609平均值為：

= =

=1609.8℃

單次實驗標準偏差為：s = =0.632℃

任選3臺同類型儀表分別在1610℃進行重復性條件下的連續(xù)10次測量，共得到3組測量列。

經(jīng)計算得單次實驗標準偏差如下表

測量點 1610（℃）

S （℃）

0.632

0.633

0.631

則合并樣本標準偏差 S = ≈ 0.632 （℃ ） （m=3，j=1～3）

可用S 代替同類儀表的實驗標準偏差。

實際測量是在重復性條件下連續(xù)測量3次以3次測量的平均值作為測量結(jié)果可得：

u（td1）= ≈0.365（℃ ）

2.3.2 儀表的分辨率u（td2）的不確定度

按B，類方法評定；由儀表分辨率b導致的示值誤差區(qū)間半寬為a=b/2；包含因子k= ，分辨率為1℃的儀表u（td2）=0.5/k=0.5/ =0.29℃；

2.3.3測量用熱電偶引起的不確定度

（td3）=2.5℃（查相關(guān)熱電偶技術(shù)資料） 補償導線修正值（熱電偶用B型補償導線引起的不確定度（td4）在20℃的誤差非常小，可忽略不計）。

2.4輸入量u（ts）標準不確定度的評定

u 直流電位差計的不確定度主要來源標準器的示值誤差。溫度、濕度和連接導線的影響、

可忽略不計。在16110℃時的誤差：u（ts）=u（1610℃）=11.374×0.05﹪÷0.012≈0.47（℃）

2.5合成標準不確定度的評定

靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)C = =1 ， C = =-1，

2.5.1不確定度匯總表如下

標準不確定度分量u（x ）

不確定度來源

標準不確定度

C

U（td1） 測量重復性 0.365℃（b=1） 1

U（td2） 儀表分辨率 0.29℃（b=1） 1

U（td3） 快速熱電偶誤差 2.5℃ 1

u（ts） U 示值誤差

0.47℃ -1

2.5.2合成標準不確定度的計算

輸入量t（d1）、t（d2）、t（d3）、t（s）相互彼此獨立，所以合成不確定度可按下式計算

u（td）= =2.543（℃）

u（ ）= =2.586（℃）

2.6 擴展不確定度

誤差按正態(tài)分布所以k=2

U（ t ）=k ·u（ ）=2×2.586≈5.172（℃）≈5℃

3 結(jié)語

配B型熱電偶，分度值為1℃的智能數(shù)字測溫儀及所在系統(tǒng)，在1610℃的擴展不確定度約等于5℃；是1610℃的工藝溫度誤差要求（±10℃）的1/2，滿足技術(shù)文件要求。

參考文獻：

[1]國家計量檢定規(guī)程JJG617-1996數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀.中國計量出版社出版，1997（4）.

[2]施昌彥 主審.宣安東 主編.《實用測量不確定度評定及案例》（下冊）.中國計量出版社，2007（8）.

[3]東北國家計量測試中心組編.《建立計量標準技術(shù)報告100例》.中國經(jīng)濟出版社，1989（6）.