标准铂铑10-铂热电偶检定结果的计算及数据修约分析

　　一、概述

　　热电偶作为温度传感器应用范围非常广泛,目前国际上已有8种标准化热电偶。铂铑10-铂热电偶(以下简称S型热电偶)在热电偶系列中准确度最高,根据最新的JJG141-2000《工作用贵金属热电偶》和JJG351-96《工作用廉金属热电偶》检定规程,标准S型热电偶作为检定绝大多数工作用热电偶的计量标准,在检定或应用时,都应通过锌、铝、铜三个固定点的分度值来计算整百度温度点对应的热电势值。在JJG75-95《标准铂铑10-铂热电偶》检定规程颁布实施7年后,至今在整百度温度点的热电势值的计算上仍存在问题,有些计量部门、生产厂家的计算结果相差4μV,相当于约0.4℃,这是不容忽视的错误。在这里给出一个实例的计算过程,并从不同角度分析验证其结果的正确性,同时分析由于计算过程中有效位数取舍的不同而引入的计算结果数据的偏差。

　　二、计算实例

　　例:某支标准S型热电偶分度后得到锌、铝、铜三点热电势值为:E(tZn)=3.4419mV,E(tAl)=5.8551mV, E ( tCu)= 10.5698mV,计算(300 ~1100)℃之间各整百度点的热电势值。

　　1.根据JJG75-95《标准铂铑10-铂热电偶》检定规程附录计算公式如下:

　　式中:Er(t)为S型热电偶参考函数表中温度为t时的热电势值;E(t)为标准热电偶温度为t时的热电热值;Δe(t)为标准热电偶温度为t时的热电势值与S型热电偶参考函数表中的热电势值Er(t)的差值;a,b,c为三个计算常数。

　　2.计算所用到的参考函数值如表1所示:

　　3.计算步聚如下:

　　(1)由式(1)计算锌Zn(419.527℃)、铝Al(660.323℃)、铜Cu(1084.62℃)三个固定点电势值与参考函数之差Δe(t)

　　(2)由式(2)、(3)、(4)计算常数a,b,c

　　(3)由式(5)计算(300~1100)℃之间各整百度温度点对应的热电势值与参考函数之差Δe(t),数据见表2:

　　(4)由式(1)计算(300~1100)℃之间各整百度温度点的热电势值E(t),数据见表2:

　　三、分析与验证

　　下面我们通过分析从不同角度来验证其结果的正确性。

　　1.与分度表比较

　　上例中,锌、铝、铜三点的热电势值均与参考函数相差约-0.005mV,从计算结果可以看到,在(300-1100)℃之间的整百度温度点的热电势值与分度表对应温度的热电势值之差Δe(t)也为-0.005mV,这说明计算结果与参考函数的热电特性是一致的。

　　2.用计算结果反推原始数据

　　由公式(1)和(5)有

　　将以上计算出的常数a、b、c代入式(6)中反推锌、铝、铜三个固定点的热电势值得: