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热电偶不均匀性分析及实验测试方法研究

作　者: 杨振华
导　师: 朱家玲
学　校: 天津大学
专　业: 热能工程
关键词: 热电偶不均匀性热电势计量检定不确定度
分类号: TH811
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

热电偶不均匀性是影响热电偶测温准确度提高的最主要因素。本文针对产生热电偶不均匀性原理及不均匀性在测量过程中所造成的误差影响进行分析。为了提高铂铑10-铂热电偶测温准确性,进行了不均匀性测量的实验研究。本文采用两介质法,设计并搭建了一套在液槽中能可靠测量热电偶不均匀性的实验系统。针对液槽温场波动较大的问题,在实验系统中加入辅助铂电阻温度计,对温度变化和不稳定进行了修正。本文通过测量热电偶在搅拌液槽250℃条件下的不均匀性,分别对新、旧热电偶不均匀性进行了比较,并对测量实验的不确定度进行分析。发现对于经常使用的旧热电偶,经过在具有温度梯度热环境的长时间作用、杂质污染、退火等,热电偶均匀性较差;而新制作的热电偶不均匀性的变化幅度相对较小,且不均匀热电势变化趋势存在一致性。根据新、旧制热电偶的不均匀特征分析,在热电偶制作以及使用过程中,高温作用下的电极氧化是产生热电偶不均匀性的主要原因。为了研究热电偶不均匀性在不同温度下的关系,本文还在银固定点热管炉(961.78℃)中对同这批新制作热电偶的不均匀性进行测试和分析。通过比较在液槽中长25cm电极的不均匀电势和在银凝固点炉中长12cm电极的不均匀电势,不均匀性热电势在不同温度点存在正比关系是可能的。根据实验结果,认为对标准S型热电偶在计量检定评估热电偶的不确定度的过程中,不均匀性引起不确定度的估计值存在误差。本文提出了建议根据热电偶在各个温度点的不均匀性的测量值给出具体温度的不确定度分量。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 课题研究背景  7-9
    1.1.1 热电偶的特点  7-8
    1.1.2 热电偶电极材料的分类  8-9
    1.1.3 热电偶的不均匀性  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 国外研究现状  9-11
    1.2.2 国内研究现状  11-12
  1.3 课题的提出  12
  1.4 本文研究的主要内容  12-13
  1.5 小结  13-14
第二章热电偶不均匀性分析及测试方法的讨论  14-25
  2.1 热电偶测温原理  14-16
  2.2 热电偶不均匀性理论分析  16-20
    2.2.1 不均匀性原理  16-18
    2.2.2 热电极不均匀的表现形式  18-19
    2.2.3 影响热电不均匀性的因素  19-20
  2.3 测量热电偶不均匀性的方法  20-24
    2.3.1 头尾法  20
    2.3.2 比较法  20-21
    2.3.3 接触法与非接触法  21-23
    2.3.4 两介质法  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章实验测试系统的设计  25-34
  3.1 实验装置设计  25-27
    3.1.1 热电偶不均匀性测量实验装置的现状  25
    3.1.2 实验装置的设计  25-27
  3.2 实验装置组成  27-29
  3.3 被测热电偶以及其他测量设备  29-33
    3.3.1 测试热电偶的选择  29-30
    3.3.2 测试热电偶的制备  30-31
    3.3.3 其它实验设备  31-33
  3.4 小结  33-34
第四章实验系统参数与测试方法的确定  34-44
  4.1 实验系统各实验参数的确定  34-38
    4.1.1 氮气流量的确定  34-35
    4.1.2 液槽温度场的波动度  35
    4.1.3 实验测试精度和均匀温场范围的确定  35-38
  4.2 测试方法的确定  38-41
    4.2.1 静态法  38-39
    4.2.2 动态法  39-41
  4.3 对测量结果的修正  41-43
    4.3.1 铂电阻温度计在冰点的波动  41
    4.3.2 热电偶和铂电阻相位波动比较  41-43
  4.4 小结  43-44
第五章测量实验的结果分析  44-58
  5.1 热电偶不均匀性的测试结果  44-53
    5.1.1 测试速度对结果的影响  44-46
    5.1.2 在液槽250℃不均匀性的比较  46-50
    5.1.3 在不同温度不均匀性的比较  50-53
  5.2 在液槽中测量实验的不确定度分析  53-56
    5.2.1 测量不确定度的定义  53-54
    5.2.2 本次实验测量不确定度的影响因素  54-55
    5.2.3 不确定度评估  55-56
  5.3 不均匀性结果对热电偶检定的影响  56-57
    5.3.1 标准热电偶的检定方法  56-57
    5.3.2 不均匀性结果在检定中的作用  57
  5.4 小结  57-58
第六章结论与拓展  58-60
  6.1 结论  58-59
  6.2 实验的优化与拓展  59-60
参考文献  60-63
致谢  63

热电偶不均匀性分析及实验测试方法研究

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