箱式電阻爐溫度均勻性測(cè)量不確定度評(píng)定

孫寶洋

(陜西天成航空材料有限公司,陜西 咸陽(yáng)712000)

本文依據(jù)JJF1376－2012《箱式電阻爐》校準(zhǔn)規(guī)范的要求,對(duì)RJX-4-9 箱式電阻爐進(jìn)行校準(zhǔn),對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)按照規(guī)范中公式求出爐溫均勻度,并對(duì)爐溫均勻度測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定。得出爐溫均勻度及其測(cè)量不確定度,從而判斷電阻爐是否符合要求,為用戶自行判斷提供參考依據(jù)。

1 評(píng)定原理

1.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

(300～1100)℃范圍內(nèi)以熱電偶測(cè)量系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)器,以校準(zhǔn)點(diǎn)800℃為依據(jù),對(duì)溫度均勻度校準(zhǔn)結(jié)果評(píng)定高溫箱式電阻爐不確定度。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備的技術(shù)性能見表1。注：溫度為15～35)℃,濕度不大于85%。

1.2 被測(cè)對(duì)象

箱式電阻爐型號(hào)：RJX-4-9 , 出廠編號(hào)：20, 評(píng)定溫度：800℃。

2 試驗(yàn)過程

2.1 方法

該溫度測(cè)量裝置由溫度傳感器(熱電偶)和電測(cè)設(shè)備(校驗(yàn)儀)兩部分組成,將熱電偶的測(cè)量端與金屬測(cè)溫架相連接,并將將其放入爐內(nèi)測(cè)溫區(qū),工作人員時(shí)刻關(guān)注溫度,當(dāng)爐溫達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),并處于熱穩(wěn)定狀態(tài)后開始計(jì)數(shù),在一小時(shí)內(nèi)每隔3 分鐘記錄溫度,一共20 次。每一次計(jì)數(shù)需在1 分鐘內(nèi)完成。準(zhǔn)確記錄各測(cè)溫點(diǎn)的最高、最低溫度,與中心實(shí)際溫度的差,并建立模型。

2.2 模型

式中：

Δθ+、Δθ 代表爐溫均勻度,℃；tpmax代表各測(cè)溫點(diǎn)實(shí)際溫度的最大值,℃；tpmin代表各測(cè)溫點(diǎn)實(shí)際溫度的最小值,℃；tp代表中心點(diǎn)的實(shí)際溫度,℃。

2.3 合成方差和靈敏系數(shù)

在式(1)、式(2)中tpmax、tp、tpmin彼此獨(dú)立不相關(guān),因而得：

2.4 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

2.4.1 輸入量tpmax引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(tpmax)

測(cè)量值及計(jì)算結(jié)果見表2。

重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

輸入量tpmax引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (tpmax)為：

2.4.2 輸入量tp引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (tp)

2.4.2.1 輸入量tp重復(fù)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (tpk)

測(cè)量值及計(jì)算結(jié)果見表3, 屬A 類不確定度分量。

重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度算法：

2.4.2.2 溫度校準(zhǔn)裝置修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(tpd)計(jì)算公式為：

u(tpd) =0.3℃

輸入量tp引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (tp)為：

2.4.3 輸入量tpmin引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (tpmin)結(jié)果見表4

重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

溫度校準(zhǔn)裝置修正值的擴(kuò)展不確定度0.6℃(k=2), 公式算法為：

u(ti1) =0.3℃

輸入量tpmin引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u (tpmin)為：

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按式(5)、(6)計(jì)算：

2.6 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

選取包含因子為k=2,則通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)爐溫均勻度(Δθ+、Δθ-)的測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

表1 實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

表2 測(cè)量結(jié)果及計(jì)算結(jié)果單位：℃

表3 測(cè)量結(jié)果及計(jì)算結(jié)果單位：℃

表4 測(cè)量結(jié)果及計(jì)算結(jié)果單位：℃

表5 箱式電阻爐的測(cè)量結(jié)果不確定度匯總

U+=k·uc=2×0.51=1.1℃, k=2

U-=k·uc=2×0.51=1.1℃, k=2

2.7 對(duì)箱式電阻爐其他溫度點(diǎn)的測(cè)量不確定度評(píng)估

根據(jù)JJF 1376-2012 的要求,對(duì)箱式電阻爐的各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn),測(cè)量不確定度見表5。

3 結(jié)論

文章通過試驗(yàn)對(duì)電阻爐爐溫均勻度的測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定,反映了電阻爐在熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)爐內(nèi)工作溫度的均勻程度,是衡量電阻爐的質(zhì)量好壞的重要依據(jù)。