智能數(shù)字測(cè)溫儀表測(cè)量電弧爐鋼水出鋼溫度的不確定度評(píng)定

易青

(北方重工集團(tuán)有限公司計(jì)量檢測(cè)中心,遼寧沈陽(yáng) 110860)

智能數(shù)字測(cè)溫儀表測(cè)量電弧爐鋼水出鋼溫度的不確定度評(píng)定

易青

(北方重工集團(tuán)有限公司計(jì)量檢測(cè)中心,遼寧沈陽(yáng) 110860)

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161O℃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±1O℃的1/2;即此測(cè)溫系統(tǒng)滿足測(cè)量電弧爐出鋼溫度的技術(shù)要求。

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

Δt=td-ts

式中:Δt——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:

表1　

表2　

任選3臺(tái)同類型儀表分別在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)偏差如表1。

則合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差SP

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

2.3.2儀表的分辨率u(td2)的不確定度

按B，類方法評(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

uJ33a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

2.5.1不確定度匯總表如下

如表2。

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

2.6擴(kuò)展不確定度

誤差按正態(tài)分布所以k=2

U(Δt)=k·u(tΔ)=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，滿足技術(shù)文件要求。

[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).