钢水连续测温系统的静、动态不确定度评定

　　1引言

　　连铸中间包钢水温度是影响铸坯质量及正常生产的主要因素[1,2]。文献[3]基于在线黑体空腔理论,提出了一种新的中间包钢水连续测温方法。文献[4]在此基础上,设计出一种新型的黑体空腔式钢水连续测温传感器。由此而组成的钢水连续测温系统兼有接触式测温和非接触式测温的优点,因此对其进行检定和不确定度评定也必须兼顾热电偶和工业辐射温度计。

　　针对钢水连续测温系统的工作原理和特点,分别提出了在实验室条件下和实际工业测量现场进行测温系统的静、动态检定和不确定度分析的方法。这不仅给出了测量系统的性能指标,而且也为减小各因素对测量结果的影响提供了量化指标和依据。其中,静态检定参照工业辐射温度计的检定规程,在实验室的标准辐射源上进行,主要用于测温探头和信号处理器的检定;静态不确定度的评定方法可部分参照工业辐射温度计和工作用B型热电偶的不确定度评定方法[5,6],不同之处在于黑体空腔测量管和热电偶冷端补偿不确定度分量的引入,以及各标准不确定度分量的差异。由于在实际的工业现场,测温系统不可避免地受到环境因素、生产工艺、操作人员技术水平等因素的影响,因此除进行静态检定外,还必须进行现场的动态校准和动态不确定度分析[7,8],只有这样才能为用户提供实际应用条件下的测量系统性能指标。动态校准实验在连铸中间包上进行,动态不确定度在满足一定的条件下可近似地用工作频带算术平均值的相对标准差来表示。

　　2测温系统工作原理及特点

　　黑体空腔式钢水连续测温系统由传感器和信号处理器两部分组成,其中传感器又由黑体空腔测量管、测温探头和附件3部分组成。其测温原理是将测量管插入钢水中,使其与被测介质直接接触感知温度,以专门设计的测温探头接收测量管发出的红外辐射信号所产生的与温度成一定关系的电压信号,再经信号传输线送至信号处理器进行计算、补偿、显示、存储和传输。

　　从以上工作原理可知,该测温系统兼有接触式和非接触式两种温度计的优点。因此,对其进行检定和不确定度评定也必须兼顾热电偶和工业辐射温度计。

　　3静态检定及不确定度评定

　　3·1静态检定

　　静态检定在实验室进行,检定点分别为1 100℃、1 300℃和1 500℃,以下仅取1500℃点作为代表进行测量结果的分析。检定所用的参考标准,其扩展不确定度均小于被检钢水连续测温系统允许误差限绝对值的1/3。标准辐射源在900~2 200℃的温度范围内主要技术指标为:有效发射率ε=1±0·015,靶面的不均匀性误差为1℃,控温不稳定度为0·5℃/5min。