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熱電偶檢定規(guī)程

來源：江蘇金湖華升計量儀器有限公司 2008年12月23日 10:41

中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程

JJG351 96

工作用廉金屬熱電偶

1996年8月23日批準 1997年3 月1日實施

國家技術(shù)監(jiān)督局

目錄

一技術(shù)要求

二檢定條件

三檢定項目和檢定方法

四檢定結(jié)果處理和檢定周期

附錄

附錄1 熱電偶用補償導(dǎo)線的檢定方法

附錄2 帶補償導(dǎo)線熱電偶的檢定方法

附錄3 管式爐爐溫溫場測試方法

附錄4 標準鉑銠10—鉑熱電偶在 0∽1300℃附范圍內(nèi)，

整的熱電動勢和溫度對照表編制方法表

附錄5 K、N、E、型熱電偶熱電動勢允差表

附錄6 S、K、N、E、J、型熱電偶整點，微分熱點動勢表

附錄7 S、K、N、E、J、型熱電偶分度表

附錄8 廉金屬熱電偶檢定記錄格式

附錄9 檢定證書（背面）格式

工作用廉金屬 JJG351-96

熱電偶檢定規(guī)程 代替JJG351-84

本檢定規(guī)程經(jīng)國家技術(shù)監(jiān)督局于 1996 年 8 月 23 日批準，并自 1997 年 3 月 1 日起施行。

歸口單位：遼寧省技術(shù)監(jiān)督局

起草單位：沈陽合金股份有限公司

上海合金廠

本規(guī)程技術(shù)條文由起草單位負責解釋。

本規(guī)程主要起草人：

邵樹成（沈陽合金股份有限公司）

王振華（上海合金廠）

參加起草人：

張家怡（沈陽市計量測試技術(shù)研究所）

任春巖（沈陽合金股份有限公司）

雷宗杰（天津德塔控制系統(tǒng)有限公司）

工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程

本規(guī)程適用于長度不小于750mm的新制造和使用中的分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶、分度號為N 的鎳鉻-鎳硅熱電偶、分度號為E 鎳鉻-銅鎳熱電偶、分度號為J的鐵-銅鎳熱電偶（以下分別簡稱K、N、E、J、X型熱電偶）在-40～1300℃范為內(nèi)的檢定。

一技術(shù) 要求

1熱電極的名義成分如表1規(guī)定。

表1

熱電偶名稱	熱電極名稱	極性	名義成分（℅）
鎳鉻-鎳硅（鋁）^③	鎳鉻 ^①	正極	Ni 90 Cr 10
鎳鉻-鎳硅（鋁）^③	鎳鉻	負極	Ni97 Si 3
鎳鉻硅-鎳硅	鎳鉻硅	正極	Ni84.4 Cr14.2 Si1.4
鎳鉻硅-鎳硅	鎳鉻	負極	Ni 95.6 Si 4.4
鎳鉻-銅鎳	鎳鉻 ^①	正極	Ni 90 Cr 10
鎳鉻-銅鎳	銅鎳 ^②	負極	Fe 100
鐵-銅鎳	鐵	正極	Fe 100
鐵-銅鎳	銅鎳 ^②	負極	Cu 55 Ni 45

注：①不同分度號兩鎳鉻極不可互換；

②不同分度號兩銅鎳極不可互換；

③鎳鉻—鎳硅采用鎳鉻—鎳鋁分度表。

2 不同等極熱電偶在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，其允差應(yīng)符合表2表定。

表2

熱電偶名稱	分度號	等級	測量溫度范圍（℃ ）	允差①
鎳鉻—鎳硅（鋁）	K	Ι	―40～1100	±1.5℃或±0.4℅t②
鎳鉻—鎳硅（鋁）	K	Ⅱ	―40～1300	±2.5℃或±0.75℅t
鎳鉻硅—鎳硅	N	Ι	―40～1100	±1.5℃或±0.4℅t
鎳鉻硅—鎳硅	N	Ⅱ	―40～1300	±2.5℃或±0.75℅t
鎳鉻—銅鎳	E	Ι	―40～800	±1.5℃或±0.4℅t
鎳鉻—銅鎳	E	Ⅱ	―40～900	±2.5℃或±0.75℅t
鐵—銅鎳	J	Ι	―40～750	±1.5℃或±0.4℅t
鐵—銅鎳	J	Ⅱ	―40～750	±2.5℃或±0.75℅t

注：①允差取大值；②t為測量端溫度。

3 熱電偶的外觀應(yīng)滿足下列要求：

3.1 新制熱電偶的電極應(yīng)平直、無列痕、直徑應(yīng)均勻；使用中的電偶的電極不應(yīng)有嚴重的腐蝕和明顯縮徑等缺陷。

3.2熱電偶測量端的焊接要牢固、呈球狀，表面應(yīng)光滑、無氣孔、無夾渣。

二檢定條件

4標準器

4.1 一等、二等標準鉑銠10—鉑熱電偶各1支。

4.2 測量范圍為：―30～300℃的二等標準水銀溫度計一組，也可選用二等標準鉑電阻溫度計。

5 儀器設(shè)備

5.1低電勢直流電位差計一套，準確度不低于0.02級﹑zui小步進值不大于1μV,或具有同等準確度的其他設(shè)備。

5.2多點轉(zhuǎn)換開關(guān)，寄生電勢不大于1μV。

5.3參考端恒溫器，恒溫器內(nèi)溫度為（0±0.1）℃。

5.4油恒溫槽，在有效工作區(qū)域內(nèi)溫差小于0.2 ℃。

5.5管式爐,其長度為600 mm ,加熱管內(nèi)徑約為40 mm。

5.5.1 管式爐常用zui高溫度為1200 ℃，zui高均勻溫場中心與爐子幾何中心沿軸線上偏離不大于10 mm ；在均勻溫場長度不小于60 mm，半徑為14 mm 范圍內(nèi)，任意兩點間溫差不大于1 ℃。

5.5.2 為保證管式爐溫場符合檢定要求,可在爐中心置一耐高溫恒溫塊。

5.5.3 均勻溫場測試方法見附錄3 。

5.6 控溫設(shè)備，應(yīng)滿足檢定要求。

5.7 熱電偶測量端焊接設(shè)備。

5.8 鋼卷尺、游標卡尺。

5.9 讀數(shù)望遠鏡或3～5倍放大鏡。

6 電測設(shè)備環(huán)境條件應(yīng)符合使用條件。

三檢定項目和檢定方法

7 熱電偶的幾何尺寸與外觀，用鋼卷尺、游標卡尺和目力檢查，應(yīng)符合要求。

8 經(jīng)外觀檢查合格的新制熱電偶，在檢定示值前，應(yīng)在zui高檢定點溫度下，退火2 h 后，隨爐冷卻至250℃以下，使用中的熱電偶不退火。

9 熱電偶的示值檢定溫度，按熱電偶絲材及電極直徑粗細決定，如表3所示。

10 300℃以下點的檢定，在油恒溫槽中，與二等標準水銀溫度計進行比較，檢定時油槽溫度變化不超過±0.1℃。

10.1 將熱電偶的兩電極分別套上高鋁絕緣瓷珠,約50 mm左右,尾部穿塑料套管,并在尾端露出20 mm左右,以連接參考端引線。

10.2 熱電偶參考端的引線，應(yīng)使用同材質(zhì)的銅導(dǎo)線進行連接，接觸要良好，銅導(dǎo)線在20℃時的電阻率應(yīng)小于0.01724μΩ·m。

10.3 在熱電偶的測量端套上玻璃保護管，插入油恒溫槽中，插入深度不應(yīng)小于300 mm，玻璃管口沿熱電偶周圍，用脫脂棉堵好。

10.4 將熱電偶的參考端插入裝有變壓器油或酒精的玻璃管或塑料管中，再分散插入冰點恒溫器內(nèi)，插入深度不應(yīng)小于150 mm。

表3

分度號	電極直徑（ mm ）	檢定點溫度（ ℃ ）
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

＊括號內(nèi)的檢定點，可根據(jù)用戶需要選定。

11 300℃以上的各點在管式爐中與標準鉑銠10—鉑熱電偶進行比較，其中，檢定Ι極熱電偶時，必須采用一等鉑銠10—鉑熱電偶。

11.1 將標準熱電偶套上高鋁保護管，與套好高鋁絕緣瓷珠的被檢熱電偶用細鎳鉻絲捆扎成圓形一束，其直徑不大于20 mm，捆扎時應(yīng)將被檢熱電偶的測量端圍繞標準熱電偶的測量端均勻分布一周，并處于垂直標準熱電偶同一截面上。

11.2 將捆扎成束的熱電偶裝入管式爐內(nèi)，熱電偶的測量端應(yīng)處于管式爐zui高溫區(qū)中心；標準熱電偶應(yīng)與管式爐軸線位置一致。

11.3　管式爐爐口沿熱電偶束周圍，用絕緣耐火材料堵好。

12檢定順序，由低溫向高溫逐點升溫檢定，爐溫偏離檢定點溫度不應(yīng)超過±5℃。

檢定時連接線路圖

13檢定時連接線路如圖所示，直接測量標準與被熱電偶的熱電動勢。

　　當爐溫升到檢定點溫度，爐溫變化小于0.2℃/min時,自標準熱電偶開始,依次測量各被檢熱電偶的熱電動勢。

　　測量順序如下：

標被₁ 被₂ 被_n

讀數(shù)應(yīng)迅速準確，時間間隔應(yīng)相近，測量讀數(shù)不應(yīng)小于4次，測量時管式爐溫度變化不大于±0.25℃。

14 量時將所有測量數(shù)據(jù)填寫在檢定記錄表上（見附錄8）

15 檢定時被檢熱電偶的熱電動勢誤差△e_t計算方法：

15.1 300℃以下熱電動勢誤差△e_t用下式計算：

△e_t = ē_被 + S_被·△t_檢 - e_分

式中 ē_被—被檢熱電偶在檢定點附近溫度下，測得的熱電動勢算術(shù)平均值；

S_被— 被檢熱電偶中在某檢定點溫度的微分熱電動勢；

e_分— 被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點溫度的熱電動勢值。

△t_檢 = t_檢-t_實

t_檢— 檢定點溫度

t_實— 實際溫度（實際溫度 = 讀數(shù)平均值 + 修正值）

△t_檢— 檢定點溫度與實際溫度的差值。

例1 在200℃時E型熱電偶示值誤差計算。

在200℃檢定點附近，參考端為0℃，被檢E型熱電偶的熱電動勢值為13.452mV,二等標準水銀溫度計測得溫場的溫度為200.15℃,求被檢熱電偶在200℃時示值誤差。

△t_檢 = 200 - 200.15 = -0.15 ℃

從檢定分度表查得,在200℃時熱電偶的熱電動勢值和微分熱電動勢:

e_分 = 13.421 mV

S_被 = 0.074 mV

則可計算出△e₂₀₀即:

△e₂₀₀ = ē + S_被·△t - e_分

= 13.452 + 0.074 × （ - 0.15 ） - 13.421

= 0.020（ mV ）

則熱電偶在200℃時示值誤差:

℃

其修正值為-0.3℃。

15.2 300℃以上熱電動勢誤差Δe用下式計算：

式中 ē_被—被檢熱電偶在檢定點附近溫度下，測得的熱電動勢算術(shù)平均值；

e_標—標準熱電偶證書上某檢定點溫度的熱電動勢值；

ē_標—標準熱電偶在某檢定點附近溫度下，測得的熱電動勢算術(shù)平均值；

e_分—被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點溫度的熱電動勢值；

S _標、S_被—分別表示標準、被檢熱電偶在某檢定點溫度的微分熱電動勢。

例2 在1000℃時，N型熱電偶示值誤差計算。

在1000℃附近測得標準鉑銠10—鉑熱電偶的熱電動勢算術(shù)平均ē標值為9.558 mV；被檢N型熱電偶的熱電動勢算術(shù)平均ē被為36.274 mV。

從標準熱電偶檢定證書中查得1000℃時熱電動勢e標為9.581 mV；求被檢N型熱電偶在1000℃時的誤差。從熱電偶微分熱電動勢表中查得1000℃時，標準與被檢熱電偶1℃分別相當于0.012 mV；0.039 mV。

從N型熱電偶分度表中查得1000℃時熱電動勢為36.256 mV,將以上數(shù)據(jù)代入下式,可計算誤差△e值。即：

則熱電偶在1000℃時示值誤差：

（℃）

其修正值為-2.4℃

四檢定結(jié) 果處理和檢定周期

16 經(jīng)檢定符合本規(guī)程要求的熱電偶發(fā)給檢定證書；不合格的熱電偶, 發(fā)給檢定結(jié)果通知書,如有需要,可給出熱電偶在各檢定點的修正值。

17 熱電偶的檢定周期一般為半年，特殊情況下可根據(jù)使用條件來確定。

附錄

附錄1

熱電偶用補償導(dǎo)線的檢定方法

1 補償導(dǎo)線的熱電特性符合下表要求：

型號	熱電動勢允差
	100 ℃			200 ℃			熱電偶測量端溫度
	熱電動勢（mV）	允差		熱電動勢（mV）	允差
		普通級	精密級		普通級	精密級
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℃

＊括號內(nèi)溫度是按上表所列熱電偶測量端溫度的微分熱電動勢計算的。

2 一般用補償導(dǎo)線檢定100℃點，耐熱用補償導(dǎo)線檢定100℃、200℃點，也可根據(jù)需要在其他溫度點檢定。

3 將補償導(dǎo)線的兩端的護層和絕緣層去除10～20mm，并將兩個電極表面絕緣清除干凈，使其一端焊接成一支熱電偶，然后參照本規(guī)程第10條進行檢定。

附錄2

帶補償導(dǎo)線熱電偶的檢定方法

本方法適用于K、N、E、J型熱電偶，接上補償導(dǎo)線后整體進行檢定。

1 只限檢定Ⅱ級允差熱電偶。

2 須選用經(jīng)檢定的延長型補償導(dǎo)線，允差為：（100±0.2℃）。

3 參考接點溫度不得超過100℃。

4 熱電偶長度不小于350mm，熱電偶加補償導(dǎo)線的總長度不小750mm。

5 參照本規(guī)程第三章進行檢定。

附錄3

管式爐爐溫溫場測試方法

本方法適用于300～1300℃范圍內(nèi)管式爐溫場測試。

1 管式爐的技術(shù)要求應(yīng)符合5.5款要求。

2 測試設(shè)備應(yīng)符合4條、5.6、5.8款要求。

3 定位塊尺寸如圖1,材料為耐火材料

4 將定位塊裝入管式爐兩端，使其與爐端帖緊，并裝好控溫熱電偶（從4號孔插入）。

5 將兩支二等標準熱電偶插入定位塊中，使測量端處于爐軸線中點截面處，在標準熱電偶絕緣管與定位塊外端面相交點，用*鉛筆做一記號，作為坐標“0”點，從此
點分別向工作端和參考端每隔10mm做一記號，標上+5～-5坐標，坐標示意圖如圖2所示。

圖1 定為塊示意圖

圖2 檢定爐坐標示意圖

6 將兩支標準熱電偶（簡稱標1和標2）插入定位塊中，并連接好線路，測量兩標準偶的熱電動勢值。

將爐溫升到（1000±5）℃時，待恒定后，依次測量標1和標2的熱電動勢，測量次數(shù)不應(yīng)小于4次，在此測量時間內(nèi)，管式爐內(nèi)溫度變化不得超過±0.25℃。

6.1 軸向溫場測量：將標1和標2分別插入1孔和2孔，并使標1工作端處于0坐標點，再分別使標2處于-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5各點，分別測得標1和標2的熱電動勢，以標1為標準，以標2為被測，將標1在0坐標點測得的熱電動勢值均修正到1000℃點，并將標2在坐標點修正后的熱電動勢值，換算成溫度，即為軸向溫場分布。

6.2 徑向溫場測量：使標1和標2處于同一截面上，標1置于爐軸線上不動，分別將標2置于爐內(nèi)此截面上、下、左、右四點測量標1和標2的熱電動勢值，此測量共在-2、-1、0、1、2五個坐標的截面上進行。以標1為標準，以標2為被測，將標1在一截面測得的熱電動勢值修正到1000℃，并將標2在該截面上、下、左、右各點測得的熱電動勢值，換算成溫度值，即為該截面的徑向溫場分布。

附錄4

標準鉑銠10—鉑熱點偶在0～1300℃范圍內(nèi)，

整的熱電動勢和溫度對照表編制方法

1 將標準鉑銠10—鉑熱點偶檢定證書上給出的鋅、鋁（銻）、銅三個溫度點的熱點動勢值，填入表1，并計算其在三個溫度點與標準分度表值之差，分別計為△E1、△E2、△E3。

2 標準鉑銠10—鉑熱點偶的系數(shù)a.b.c,用表1中△E1、△E2、△E3標準鉑銠10—鉑熱點偶的熱點動勢E（t）和S型熱電偶標準分度表值E3（t）的差值函數(shù)計算：

△E（t）= E（t）- ES（t）= a + bt + ct . （1）

表1

序號	凝固點	溫度 t （℃）	標準熱電偶檢定證書值 Ei （ t ）（μV ）	S型分度表值 Es（t）（μV ）	△Ei（μV ）
1	鋅	419.53		3446.89	△E1
2	鋁	660.32		5860.13	△E2
2	銻	630.63		5552.80	△E2
3	銅	1084.6		10574.80	△E3

2.1在檢定證書上給出鋅、鋁、銅點時，用式（2）修系數(shù)。

a = 4.47201·△E1 - 4.45367·△E2 + 0.981667·△E3

b = -0.0108956·△E1 + 0.0147221·△E2 - 0.00382658·△E3

c = 6.24408×10^-6·△E1-9.78770×10^-6·△E2+3.54362×10^-6·△E3 （ 2 ）

2.2 在檢定證書上給出鋅、鋁、銅點時，用式（3）修系數(shù)。

a = 4.87164·△E1 - 4.74785·△E2 + 0.87205·△E3

b = -0.0122166·△E1 - 0.0156946·△E2 -0.00347797·△E3 （ 3 ）

c = 7.12235×10^-6·△E1-10.43420×10^-6·△E2+3.31186×10^-6·△E3

2 將系數(shù)a.b.c代入（1），可得出所求正點的△E（t）值。

3 根據(jù)式（1）導(dǎo)出式（4）：

E（t）= Es （t） + △E（t）（ 4 ）

由此可求出標準鉑銠10—鉑熱點偶在整點的熱電動勢值。

例 N074—304標準鉑銠10—鉑熱點偶在鋅、銻、銅三個點上的熱點動勢值分別為：

E1 = 3444μV E2 = 5546μV E3 = 10566μV

求系數(shù)a.b.c和1200℃時該標準熱點偶的熱電動勢值。

將E1.E2.E3填入表1中，求得：

△E1 = -2.9 △E2 = -6.8 △E3 = -8.8

用式（3）求a.b.c系數(shù)，求得：

a = 10.44702 b = -0.0406889 c = 21.15337×10

在t取1200℃時，將a.b.c代入（1）式，用△E（t）=a+bt+ct 求得△E₁₂₀₀ = -7.9（μV）

將△E（t）代入（4）式中：E（t） = ES（t）+△E（t）

E1200 = ES（1200） + △E（1200）

= 11951 - 7.9

= 11943 （μV）

No74-304標準鉑銠10—鉑熱點偶在1200℃時熱電動勢值為11943μV。

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熱電偶檢定規(guī)程

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