干井炉孔间温差校准方法研究

　　1　干井炉的孔间温差指标校准系统组成、校准原理及方法[1]

　　目前我国尚无干井炉的检定、校准或检测规范。干井炉的整个校准重点在控温精度、稳定度、孔间温差三项指标上,通常高温干井炉指标为:控温精度为±5℃、稳定度为±0·03℃、孔与孔之间的一致性为±0·5℃~1℃;中、低温干井炉指标更低。前两个指标很好理解,校准也比较容易,后一指标“孔与孔之间的一致性”即为孔间温差,因为需要校准的炉温较高(一般需要校准上限温度,可达1 200℃),孔径尺寸较小,而需要校准的孔间温差又小,故普通温度计很难达到这一要求,所以孔间温差的校准比较困难。要校准这一较小温差,显然一支标准不能满足校准要求,使用两支可以避免直接使用温度计的修正值,整个系统的校准不确定度会提高很多。故我们最好选用两支一等标准铂铑10-铂热电偶。

　　1·1　校准系统组成

　　校准系统由两支一等标准铂铑10-铂热电偶、冰点器、数字纳伏表等组成。

　　1·2　校准原理[2]

　　校准方法有两种。

　　(1)交换平均法。

　　将炉温升到要校准的温度点,待充分稳定后再进行校准。设孔1真实温度t1(对应分度表电势e1),孔2真实温度t2(对应分度表电势e2),同时假设一: A偶在t1、t2的修正值皆为ΔeA(因为t1、t2很接近,这种假设成立),同理B偶在t1、t2的修正值皆为ΔeB。假设二:在测量过程中温度波动变化很小,可以忽略。

　　(2)微差差减法,连线简图如图2所示。

　　具体步骤如下:

　　①将炉温升到要校准的温度点,待充分稳定后再进行校准;②将两支标准偶的负极接在一起,标A的正极接纳伏表的负极,标B的正级接纳伏表的正极,组成微差热电偶,冷端固定在冰点器中;③设孔1真实温度t1(对应分度表电势e1),孔2真实温度t2(对应分度表电势e2),孔3真实温度t3(对应分度表电势e3),以下依次为t4(对应分度表电势e4)、t5(对应分度表电势e5)、t6(对应分度表电势e6),同时假设一:A偶在t1、t2、t3、t4、t5、t6的修正值皆为ΔeA(因为t1~t6很接近,这种假设成立),同理B偶在t1、t2、t3、t4、t5、t6的修正值皆为ΔeB。假设二:在测量过程中温度波动变化很小,可以忽略;④首先用微差法测量孔2(B偶)和孔1(A偶)的电势差Δe2-1〔应该等于(e2+ΔeB)-(e1+ΔeA)即B偶在t2下的电势减法A偶在t1下的电势〕,然后将B偶放在孔3中,用微差法测量孔3(B偶)和孔1(A偶)的电势差Δe3-1〔应该等于(e3+ΔeB)-(e1+ΔeA)〕。那么Δe3-1-Δe2-1=[(e3+ΔeB)-(e1+ΔeA)]-[(e2+ΔeB)-(e1+ΔeA)]=e3-e2,直接得到了孔3和孔2的温差电势。依此类推可得到任意两孔间的温差电势。例如孔5(B偶)和孔2(A偶)的温差电势e5-e2等于用微差法测量的孔5(B偶)和孔1(A偶)的电势差Δe5-1减去孔2(B偶)和孔1(A偶)的电势差Δe2-1,即e5-e2=Δe5-2-Δe2-1,该值除以该温度下的微分热电动势就是温差了。以1 000℃为例:e1A的测量平均值为9·584mV;e1B的测量平均值为9·585mV;e2A的测量平均值为9·587mV;e2B的测量平均值为9·586mV。Δe3-1的测量平均值为0·006mV;Δe2-1测量平均值为0·004mV。计算得被测量Δe,Δe3-1均为0·002mV。