Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Поверка термоэлектрических термометров (термопар)

Поверка термоэлектрических термометров, выпускаемых по стандарту ГОСТ 6616-94 «Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия», проводится в соответствии со стандартом ГОСТ 8.338-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки» (можно скачать в разделе "Стандарты"). Методика поверки заключается в прямом или поэлектродном сличении рабочих термопар с образцовой термопарой в печи и оценке отклонения ее характеристики от НСХ. Серьезным недостатком методики ГОСТ 8.338 является то, что при периодической поверке термопары не учитывается возможность возникновения термоэлектрической неоднородности. Если глубина погружения термопары в сличительную печь отличается от рабочей глубины погружения, то участок наибольшего температурного перепада, в котором возникла неоднородность попадает при поверке в зону равномерной температуры и реальная погрешность термопары не определяется. Такая периодическая поверка может привести к ложным результатам, причем разница ТЭДС в рабочих условиях и при поверке термопар типа ТХА может достигать 5 -10 °С. Необходимо переработать стандарт, указав на данную проблему, и ввести в стандарт проверку термоэлектрической неоднородности. О принципе работы термопар и возникающих при их использовании погрешностях можно прочитать в разделах сайта "выбор датчика температуры/термопары", а также "Неопределенность калибровки термопары методом сличения с образцовой термопарой в печи"

Поверка эталонных термоэлектрических термометров типа ПП, выпускаемых по ГОСТ Р 52314-2005 «Преобразователи термоэлектрические платинородий-платиновые и платинородий-платинородиевые эталонные 1, 2 и 3-го разрядов. Общие технические требования» проводится по ГОСТ Р 8.611-2005 «Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические платинородий-платиновые эталонные 1, 2 и 3-го разрядов. Методика поверки». Поверка эталонных термоэлектрических термометров типа ПР проводится по ГОСТ Р 8.779-2012 "Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические платинородий-платинородиевые эталонные 1, 2 и 3-го разрядов. Методика поверки" , который был введен в действие с 1 июля 2013 г. Стандарты доступны для ознакомления в разделе «Российские и межгосударственные стандарты». Поверка эталонных термопар проводится методом калибровки в реперных точках МТШ-90 и сличением в печах с термопарой более высокого разряда.

Проанализируем технические требования и существующие методы поверки эталонных термопар 1 разряда в реперных точках МТШ-90

ГОСТ Р 52314-2005 (основные метрологические хар-ки)

ГОСТ Р 8.611-2005 (методы)

ГОСТ Р 8.779-2012 (методы)

мкВ

в темпер. эквиваленте °С

Диапазон температур:

ППО 300-1100 °С, ПРО 600-1800 °С

Допустимые значения ТЭДС в реперных точках:

ППО:

Zn 3447 ± 14 мкВ

Al 5860 ± 17 мкВ

Cu  10574 ± 30 мкВ

ПРО:

Al 2167 ± 11 мкВ

Cu 5630 ± 26 мкВ

Pd 10720 ± 45 мкВ

Pt 13229 ± 51 мкВ

 

 

 

 

 

419,5386 ± 1,45 °С

660,3107 ± 1,63 °С

1084.552 ± 2,5 °C

 

660,316 ± 1,7 °С

1084,662 ± 2,7 °С

1553, 491 ± 3,86 °С

1768,54 ± 4,41 °С

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверяют результаты градуировки в реперных точках и сравнивают значения ТЭДС с требованиями.

 

 

 

 

 

 

 

Проверяют результаты градуировки в реперных точках и сравнивают значения ТЭДС с требованиями.

 

 

 

 

Нестабильность в точке меди

ППО ± 3 мкВ

ПРО ± 4 мкВ

 

± 0,25 °С

± 0,41 °С

Измеряют ТЭДС в точке меди, отжигают ТП при 1100 °С и повторяют измерения

Измеряют ТЭДС в точке меди, отжигают ТП при 1450 °С 1 ч и повторяют измерения

Нестабильность за межповерочный интервал

ППО Cu ± 5 мкВ

ПРО Pd ± 10 мкВ

         Pt ± 15 мкВ    

 

 

± 0,42 °С

± 0,86 °С

± 1,29 °С

Сравнивают измеренную ТЭДС в точках меди с данными предыдущего свидетельства о поверке.

Сравнивают измеренную ТЭДС в точках меди, палладия и платины с данными предыдущего свидетельства о поверке.

Неоднородность термоэлектродов – 250-300 мм

ППО (при 1100 °С) ± 3 мкВ

ПРО (при 1450 °С) ± 8 мкВ

 

 

± 0,25 °С

 

± 0,26 °С

Сравнивают измеренную ТЭДС при 1100 °С на двух глубинах погружения 250 и 300 мм

Сравнивают измеренную ТЭДС при 1450 °С на двух глубинах погружения 250 и 300 мм

Доверительная погрешность

 

ППО:

Zn  ± 0,3 °С   Al ± 0,4 °С   Cu  ± 0,6 °C

 

ПРО:

 Al ± 0,5 °С   Cu  ± 0,7 °C  Pd ± 1,4 °С   Pt  ± 2,0 °C

 

Нет расчета доверительной погрешности. Нормируется повторяемость результата в реп. точках.

 

Zn, Al   ± 1,5 мкВ (0,15 °C)

Сu ± 2 мкВ (0,20 °С)

В ГОСТ включен раздел с методикой расчета доверительной погрешности. Расчета неопределенности нет

Главным недостатком существующих стандартов и методик на поверку термопар является отсутствие итоговой оценки измерительных возможностей лаборатории и расчета неопределенности результатов поверки. При поверке термопар ППО исследуется только нестабильность термопары и контролируется повторяемость результата градуировки на двух площадках в реперных точках. При переработке стандартов на поверку термопар следует учесть международный опыт и рассмотреть возможность оценивания расширенной неопределенности измерений.

Бюджет неопределенности при калибровке термопар методом сличения с эталонной термопарой рассмотрен в разделе "Неопределенность измерений".

Существует международная рекомендация Европейской кооперации для аккредитации (ЕА), её можно скачать здесь:EURAMET/cg-08/v.01 Calibration of Thermocouples (previously EA-10/08) 2007
Перевод приложения документа ЕА 4/02 с примером расчета неопределенности при поверке термопары типа нихросил-нисил в печи методом сличения с образцовой термопарой здесь: Приложение S5 документа ЕА 4/02 – рус. перевод (.pdf)

Алгоритм расчета индивидуальной функции термопар, основанный на вычислении функции отклонения от НСХ и предусмотренный в новом ГОСТ Р 8.779-2012, реализован в программе TermoLab. Программа выводит все коэффициенты индивидуальной функции E(t) калибруемой термопары и таблицу ТЭДС с интервалом в 100 °С. Также производится расчет отклонений от НСХ и проверка класса точности для рабочих термопар по результатам сличений с эталонной термопарой. Предусмотрена возможность сохранения всех градуировок в базе данных и распечатка протоколов калибровки.

Подробно о программе, возможных комплектациях, стоимости, условиях приобретения см. раздел "Аттестованное программное обеспечение"