易青

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

【關(guān)鍵詞】測(cè)溫儀表 分辨率 測(cè)溫系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)偏差 不確定度 熱電偶 溫度

1 概述

在煉鋼過(guò)程中，鋼水出鋼溫度的測(cè)量誤差對(duì)鑄件的質(zhì)量影響很大，如果因測(cè)量溫度的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致溫度的偏高或偏低，使得鑄件產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題。在測(cè)溫系統(tǒng)中，測(cè)溫儀起著關(guān)鍵的作用，對(duì)其進(jìn)行不確定度評(píng)定，以判斷該測(cè)溫系統(tǒng)是否合格。

2 不確定度的評(píng)定

2.1方法采用直接測(cè)量法

儀器：SY-903智能數(shù)字測(cè)溫儀準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)，工藝要求測(cè)量出鋼溫度1610℃時(shí)，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(jì)量設(shè)備操作規(guī)范。（2）熱加工測(cè)定程序。（3）電弧爐氧化法煉鋼工藝。

2.2數(shù)學(xué)模型

t=td-ts 式中： t——儀表的示值誤差

td——電弧爐的鋼水檢測(cè)點(diǎn)測(cè)溫儀的顯示溫度

ts——標(biāo)準(zhǔn)器mV值對(duì)應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)溫度值

2.3輸入量u（td）標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

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

2.3.1測(cè)量重復(fù)性導(dǎo)致的不確定度u（td1）

u（td1）采用“示值基準(zhǔn)法”（按A類(lèi)方法評(píng)定） ，用sy-903測(cè)量?jī)x在1610℃點(diǎn)得到一個(gè)測(cè)量列1610℃、1610℃、1609℃ 、1610℃ 1610℃ 1611℃、1610、1609、1610、1609平均值為：

= =

=1609.8℃

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：s = =0.632℃

任選3臺(tái)同類(lèi)型儀表分別在1610℃進(jìn)行重復(fù)性條件下的連續(xù)10次測(cè)量，共得到3組測(cè)量列。

經(jīng)計(jì)算得單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差如下表

測(cè)量點(diǎn) 1610（℃）

S （℃）

0.632

0.633

0.631

則合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 S = ≈ 0.632 （℃ ） （m=3，j=1～3）

可用S 代替同類(lèi)儀表的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

實(shí)際測(cè)量是在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量3次以3次測(cè)量的平均值作為測(cè)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(lèi)方法評(píng)定；由儀表分辨率b導(dǎo)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(cè)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(bǔ)償導(dǎo)線修正值（熱電偶用B型補(bǔ)償導(dǎo)線引起的不確定度（td4）在20℃的誤差非常小，可忽略不計(jì)）。

2.4輸入量u（ts）標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

u 直流電位差計(jì)的不確定度主要來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)器的示值誤差。溫度、濕度和連接導(dǎo)線的影響、

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

2.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)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(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（x ）

不確定度來(lái)源

標(biāo)準(zhǔn)不確定度

C

U（td1） 測(cè)量重復(fù)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(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

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

u（td）= =2.543（℃）

u（ ）= =2.586（℃）

2.6 擴(kuò)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(yǔ)

配B型熱電偶，分度值為1℃的智能數(shù)字測(cè)溫儀及所在系統(tǒng)，在1610℃的擴(kuò)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(mǎn)足技術(shù)文件要求。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]施昌彥 主審.宣安東 主編.《實(shí)用測(cè)量不確定度評(píng)定及案例》（下冊(cè)）.中國(guó)計(jì)量出版社，2007（8）.

[3]東北國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心組編.《建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告100例》.中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社，1989（6）.