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3.2 标准热电偶的检定
所谓热电偶检定，是指为评定热电偶的热电特性是否合格而进行的全部工作。其中包括外观检查和在规定的温度点检查其热电动势的量值大小和稳定程度是否符合标准规范。热电偶的检定步骤和检定周期按国家计量部门制订的“检定规程”进行[9]。
我国的标准热电偶检定系统表也就是温标的传递系统，见图3.2.
锌凝固点（419.527℃）铝凝固点（660.323℃）铜凝固点（1084.62℃）标准铂铑10-铂热电偶组419.527-1084.62℃一等标准铂铑10-铂热电偶419.527-1084.62℃一级铂铑10-铂热电偶0-1600℃二等标准铂铑-铂热电偶419.527-1084.62℃一级铂铑13-铂热电偶0-1600℃二级铂铑10-铂热电偶0-1600℃标准镍铬-镍硅热电偶0-1200℃二极铂铑13-铂热电偶0-1600℃工业廉金属热电偶 图3.2标准热电偶检定系统图
工业热电偶主要包括工作用贵金属热电偶和工作用廉价金属热电偶。工作用贵金属热电偶主要指铂铑10-铂(S型)、铂铑13-铂(R型)和铂铑30-铂铑6(B型)热电偶。工作用廉价金属热电偶主要指镍铬-镍硅(铝)(K型)、镍铬硅-镍硅(N型)、镍铬-康铜(E型)、铁-
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康铜(J型)这四种热电偶。本文主要针对工作用廉价金属热电偶的自动检定进行研究，故下面将详细论述工作用廉价金属热电偶的检定。不同等级热电偶在规定温度范围内，其允差应符合表3.1规定。
表3.1工作用廉金属热电偶测温范围及允差
分度号测量温度范围（℃）-40~1100-40~1300-40~1100-40~1300-40~800-40~900-40~750-40~750等级Ⅰ允差士1.5℃或士0.4%t士2.5℃或士0.75%t士1.5℃或士0.4%t士2.5℃或士0.75%t士1.5℃或士0.4%t士2.5℃或士0.75%t士1.5℃或士0.4%t士2.5℃或士0.75%tKⅡⅠNⅡⅠEⅡⅠJⅡ注：允差取最大值；t为测量端温度
检定时用可控硅调压器来调节炉温，当炉温达到所需的检定温度点±10℃内，且炉温变化每分钟不超过0.2℃时，就可以进行读数。检定可采用下列三种方法的任意一种方法。
(1)双极比较法：将同分度号同种规格的正、负极偶丝焊接成电偶，直接测量标准偶与被检偶的热电动势。将热电偶束插入炉膛内，并把热电偶的冷端引入零度恒温器内。先使炉温恒定在检定点温度附近，然后从标准偶开始依次读取各热电偶的热电势，再按相反顺序进行，每支读数不应少于2次。
(2)同名极比较法：将同型号的标准热电偶与被检热电偶工作端捆在一起，在固定点上进行电极的比较。
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(3)微差法：将同型号的标准热电偶与被检热电偶反向串联，直接测量其热电势差值。 在本文中，我们采用的热电偶检定方法是同名极比较法。
3.3 热电偶检定的数据处理
本文主要针对工作用廉价金属热电偶，研究300℃-1200℃范围内的检定点，该范围内热电动势误差△e用下式(3-1)计算：
??e?e被??e标?e标s标?.s被?e分 (3-1)
式中：e被—被检热电偶在某检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值；
e标—标准热电偶证书上某检定点温度的热电动势值；
?e标—标准热电偶在某检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值；
e分—被检热电偶分度表上查得的某检定点温度的热电动势值；
S标、S被分别表示标准、被检热电偶在某检定点温度的微分热电势。
被检热电偶在该检定点的温度示值误差用式(3-2)计算：
?t??e （3-2）
s被该误差应符合检定规程要求，否则即为不合格。
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第四章 基于虚拟仪器的热电偶自动检定系统的设计
4.1 系统总体设计
本文设计的热电偶自动检定系统是基于虚拟仪器的，图4.1是我所设计的基于虚拟仪器的热电偶自动检定系统的总体设计方案图。
信号调理模块数据采集模块计算机可控硅虚拟仪器标准偶被检偶冰点恒温器数据处理图形显示文件管理打印输出检定炉 图4. 1基于虚拟仪器的热电偶自动检定系统装置的总体设计方案图
接下来我将对这一系统做简要的介绍。
基于虚拟仪器的热电偶自动检定系统的原理是首先把标准偶和被检偶捆扎在一起，装到管式检定炉的最高温区。热电偶通过补偿导线延长至冷端与铜导线相接，标准热电偶直接连铜导线，将冷端置于冰点恒温器中以保证其恒为零度。信号调理模块将原始信号进行放大、滤波后，再经过数据采集模块将数据送入计算机。计算机是热电偶自动检定系统过程的控制者，它根据检定工作的需要，通过可控硅调节器控制检定炉温度，通过数据采集卡接收数据，通过软件程序实现自动检定。根据测得的标准热电偶热电势换算出当前的炉内温度，并按照设定温度点的要求控制控温调压器，改变检定炉的加热电流，从而实现检定炉炉温的自动控制。当检定炉的炉温达到某设定点的温度要求时，计
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算机则控制数据采集程序打开指定的数据采集通道，录入相应的标准偶和被检偶数据。当所设定的温度检定点都检测完毕，计算机则按检定规程的要求做检定计算，然后整理检定结果并记录数据，用户可在计算机上随时调出所有检定报表，查看或打印。基于虚拟仪器的开放性和图形化模块式编程特点，可按不同的校准要求组合构建系统，此系统使用方便、快捷，而且可移植性和重用性强。由于本文是针对热电偶检定系统的数据采集和处理部分做的设计，因此我将对这一部分做重点的介绍[10]。
热电偶自动检定系统具有以下的特点：
(1)实现检定过程的全自动化：从检定方案选择、炉温控制、数据采集，到检定结果分析、检定证书和分度表的打印全过程实现自动。
(2)用户界面友好：具有参数输入、通道设置、过程参数实时监测等多种功能，并可根据用户要求随时增加或删减部分功能。
(3)提供多种检定方案：可以采用双极法、同名极法和微差法进行检定，也可根据需要自定义检定程序。
(4)可以进行热电偶的分度：新研制的和非标准化热电偶在使用前都需要进行分度实验，得到分度表及热电性能的温度曲线或参考函数；某些热电性能发生改变的标准化热电偶也需要进行重新分度，本系统就可以提供这项功能，并可以根据用户需要对分度点进行随意设置[11]。
4.2 炉温控制系统设计
基于虚拟仪器的热电偶自动检定系统对检定炉各项技术指标要求较高，整个检定过程要求达到升温快，恒温时炉温变化率不能超过0.5℃/min，且恒温值要相对准确，偏离检定温度不超过±0.5℃。本文对炉温控制系统的设计思想来源于用电压调整器控制可控硅导通角的原理。可控硅是一种大功率半导体元器件，它具有体积小、效率高、可以控