Эталонные термопары FLUKE 5649 Type R, 5650. Руководство по эксплуатации (2018 год)
5649 Type R, 5650
Type S
Thermocouple Standards
Руководство пользователя
ОГРАНИЧЕННАЯ ГАРАНТИЯ И ОГРАНИЧЕНИЕ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Для каждого продукта Fluke гарантируется отсутствие дефектов материалов и изготовления при нормальном
использовании и обслуживании. Срок гарантии один год, начиная с даты поставки. На запчасти, ремонт
оборудования и услуги предоставляется гарантия 90 дней. Эта гарантия действует только для
первоначального покупателя или конечного пользователя, являющегося клиентом авторизованного
реселлера Fluke, и не распространяется на предохранители, одноразовые батареи и на любые продукты,
которые, по мнению Fluke, неправильно или небрежно использовались, были изменены, загрязнены или
повреждены вследствие несчастного случая или ненормальных условий работы или обработки. Fluke
гарантирует, что программное обеспечение будет работать в соответствии с его функциональными
характеристиками в течение 90 дней, и что оно правильно записано на исправных носителях. Fluke не
гарантирует, что программное обеспечение будет работать безошибочно и без остановки.
Авторизованные реселлеры Fluke расширят действие этой гарантии на новые и неиспользованные продукты
только для конечных пользователей, но они не уполномочены расширять условия гарантии или вводить
новые гарантийные обязательства от имени Fluke. Гарантийная поддержка предоставляется, только если
продукт приобретен на авторизованной торговой точке Fluke, или покупатель заплатил соответствующую
международную цену. Fluke оставляет за собой право выставить покупателю счет за расходы на ввоз
запасных/сменных частей, когда продукт, приобретенный в одной стране, передается в ремонт в другой
стране.
Гарантийные обязательства Fluke ограничены по усмотрению Fluke выплатой покупной цены, бесплатным
ремонтом или заменой неисправного продукта, который возвращается в авторизованный сервисный центр
Fluke в течение гарантийного периода.
Для получения гарантийного сервисного обслуживания обратитесь в ближайший авторизованный сервисный
центр Fluke за информацией о праве на возврат, затем отправьте продукт в этот сервисный центр с
описанием проблемы, оплатив почтовые расходы и страховку (ФОБ пункт назначения). Fluke не несет
ответственности за повреждения при перевозке. После осуществления гарантийного ремонта продукт будет
возвращен покупателю с оплаченной перевозкой (ФОБ пункт назначения). Если Fluke определяет, что
неисправность вызвана небрежностью, неправильным использованием, загрязнением, изменением,
несчастным случаем или ненормальными условиями работы и обработки, включая электрическое
перенапряжение из-за несоблюдения указанных допустимых значений, или обычным износом механических
компонентов, Fluke определит стоимость ремонта и начнет работу после получения разрешения. После
ремонта продукт будет возвращен покупателю с оплаченной перевозкой, и покупателю будет выставлен счет
за ремонт и транспортные расходы при возврате (ФОБ пункт отгрузки).
ЭТА ГАРАНТИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ЕДИНСТВЕННОЙ И ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ И ЗАМЕНЯЕТ ВСЕ ОСТАЛЬНЫЕ ГАРАНТИИ,
ПРЯМЫЕ ИЛИ СВЯЗАННЫЕ, ВКЛЮЧАЯ, ПОМИМО ПРОЧЕГО, СВЯЗАННЫЕ ГАРАНТИИ ГОДНОСТИ ДЛЯ ПРОДАЖИ
ИЛИ ГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ. FLUKE НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА СПЕЦИАЛЬНЫЕ,
СЛУЧАЙНЫЕ ИЛИ КОСВЕННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЛИ УЩЕРБ, ВКЛЮЧАЯ ПОТЕРЮ ДАННЫХ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ
РЕЗУЛЬТАТОМ КАКИХ-ЛИБО ДЕЙСТВИЙ ИЛИ МЕТОДОВ.
Поскольку некоторые страны не допускают ограничения срока связанной гарантии или исключения и
ограничения случайных или косвенных повреждений, ограничения этой гарантии могут относиться не ко
всем покупателям. Если какое-либо положение этой гарантии признано судом или другим директивным
органом надлежащей юрисдикции недействительным или не имеющим законной силы, такое признание не
повлияет на действительность или законную силу других положений.
Содержание
Название
Страница
1
Перед началом работы
1
1.1
Используемые символы
1
1.2
Меры безопасности
2
1.1.1
Предупреждения
2
1.1.2
Предостережения
2
1.3
Связаться с Fluke Calibration
3
2
Введение
4
2.1
Общая информация
4
2.2
Отличительные особенности эталонных термопар Fluke
Calibration 5649/5650 типа R/типа S
6
2.3
Применение
7
2.4
Калибровка
7
2.5
Повторная калибровка
7
3
Характеристики
8
3.1
Характеристики
8
3.2
Конструкция
9
3.3
Идентификация проводов
9
3.4
Гарантия
9
4
Эксплуатация
10
4.1
Общая информация
10
4.2
Компоненты неопределенности измерений
10
4.3
Измерения ЭДС
10
4.4
Диапазон рабочих температур и предотвращение
загрязнения термопары
11
4.5
Эталонный спай (холодный спай)
12
4.6
Требования к погружению
13
5
Уход за прибором
14
6
Приложение А
15
6.1
Полиномиальные коэффициенты для создания ЭДС
термопары в зависимости от температуры
15
6.2
Таблицы для термопары типа R
16
6.3
Таблицы для термопары типа S
34
i
1 Перед началом работы
1.1 Используемые символы
Таблица 1 содержит международные электрические символы. Некоторые или все
эти символы могут использоваться на приборе или в данном руководстве.
Таблица 1. Международные электрические символы
Символ
Описание
Переменный ток
Переменный ток - Постоянный ток
Батарея
P
CE Соответствует Директиве Европейского Союза
Постоянный ток
T
Двойная изоляция
X
Поражение электрическим током
Предохранитель
Заземление
Горячая поверхность (Опасность ожога)
W
См. Руководство пользователя (Важная информация)
Выкл.
Вкл.
)
Канадская ассоциация стандартов
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ (Установка) КАТЕГОРИИ II, степень загрязнения 2 по IEC1010-1
относится к уровню обеспечиваемой защиты выдерживаемого импульсного напряжения.
Оборудование II КАТЕГОРИИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ является энергоемким оборудованием,
которое поставляется с фиксированной установкой. К этой категории относятся
бытовые, офисные и лабораторные устройства.
Отметка C-TIC (стандарт уровня электромагнитных помех) (Австралия)
Отметка о соответствии Директиве (2002/96/EC) Европейского Союза об отходах
~
электрического и электронного оборудования (WEEE).
1
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
1.2
Меры безопасности
Используйте этот прибор исключительно так, как описано в данном руководстве. В
противном случае имеющиеся в нем средства защиты могут быть повреждены.
Под терминами «предупреждение» и «предостережение» понимается следующее.
•
«Предупреждение» определяет состояния и действия, которые могут
представлять опасность для пользователя.
•
«Предостережение» определяет состояния и действия, которые могут
повредить используемый инструмент.
1.1.1
Предупреждения
W Предупреждение
Во избежание травмирования соблюдайте следующие
указания.
• НЕ используйте данный прибор для измерения
температуры опасных компонентов под напряжением.
• НЕ используйте данный прибор в иных, кроме
калибровочной работы, целях.
• НЕ используйте этот прибор в средах, не указанных в
данном руководстве пользователя.
• Использование данного прибора при высоких
температурах в течение длительного времени может
привести к нагреванию ручки.
• Придерживайтесь всех правил техники безопасности,
перечисленных в данном руководстве пользователя.
• Калибровочное оборудование должен использовать только
обученный персонал.
1.1.2
Предостережения
W Предостережение
• НЕ роняйте термопару. Это приведет к внутреннему
повреждению термопары и повлияет на ее калибровку.
Хрупкая оболочка термопары может разрушиться при ударе.
Хрупкая оболочка термопары может разрушиться при ударе.
Хрупкая оболочка термопары может разрушиться при ударе.
• Сохраняйте транспортировочный контейнер для случаев,
когда может понадобиться транспортировка термопары.
Неправильная упаковка термопары для транспортировки
может причинить непоправимый ущерб.
2
Thermocouple Standards
Перед началом работы
1.3 Связаться с Fluke Calibration
Чтобы связаться с компанией Fluke Calibration, позвоните по одному из указанных
ниже телефонов:
• Служба технической поддержки в США: 1-877-355-3225
• Служба технической поддержки в России/СНГ: +7 495 664 75 12
• Канада: 1-800-36-FLUKE (1-800-363-5853)
• Европа: +31-40-2675-200
• Япония: +81-3-6714-3114
• Сингапур: +65-6799-5566
• Россия: +7 495 664 75 12
• Китай: +86-400-810-3435
• Бразилия: +55-11-3759-7600
• В других странах мира: +1-425-446-6110
Ознакомиться с данными о приборе и загрузить последние обновления можно
на веб-сайте компании Fluke Calibration по адресу www.flukecal.com.
Чтобы зарегистрировать ваш прибор, посетите сайт http://flukecal.com/register-
product.
3
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
2 Введение
2.1
Общая информация
Термопара считается наиболее широко используемым датчиком температуры
(зондом) в термометрии и, возможно, во всех типах измерений. Термопара
представляет собой простейший электрический датчик (два разнородных
соединенных провода, для выполнения измерения не требуется электропитание).
Термопара как датчик температуры обладает множеством преимуществ.
Конструкция термопары невероятно проста: она состоит всего из двух проводов,
соединенных у измерительного конца. Обычно термопара охватывает широкий
диапазон температур, а ее выходной сигнал является достаточно линейным по
всему диапазону. В отличие от многих датчиков температуры, термопара не
подвержена самонагреву. На практике термопары одного типа взаимозаменяемы в
заданных пределах погрешности. Кроме того, материалы термопар легко доступны
по разумной цене, затраты в большинстве случаев минимальны.
Существуют различные типы термопар. Наиболее распространенными являются
восемь типов, которые идентифицируются буквенными обозначениями, изначально
присвоенными Американским обществом приборостроения (ISA) и принятыми в
качестве американского стандарта в ANSI MC 96.1. Для этих восьми типов термопар
существуют утвержденные на государственном и международном уровне
справочные таблицы для термоэдс (термоэлектродвижущей силы) и значений
температуры.
Тип термопары
Состав
Тип B
Платина-30% родий (+) и платина-6% родий (-)
Тип E
Никель-10% хром (+) и никель-45% медь (-)
Тип J
Железо (+) и никель-45% медь (-)
Тип K
Никель-10% хром (+) и никель-5% алюминий и кремний (-)
Никель-14% хром-1,5% кремний (+) и никель-4,5% кремний-0,1
Тип N
магний (-)
Тип R
Платина-13% родий (+) и платина (-)
Тип S
Платина-10% родий (+) и платина (-)
Тип T
Медь (+) и никель-45% медь (-)
Термопары, в которых используется платина в сочетании с платинородиевым
сплавом (или с золотом или палладием), были признаны самыми воспроизводимыми
из всех типов. Они устойчивы к окислению на воздухе и, благодаря высоким точкам
плавления, могут использоваться при очень высоких температурах. Наиболее
известными термопарами из этой группы являются термопары типа S (Pt10Rh/Pt).
Долгое время термопары этого типа считались более точными, исследования для
этих термопар, вероятно, проводились чаще, чем для термопар других типов. Кроме
того, и, предположительно, именно по этим причинам, термопары этого типа в
течение многих лет были определяющим инструментом в Международных
стандартах температуры (ITS) (ITS-27, IPTS-48 и IPTS-68). Для стандарта ITS-90
(МТШ-90) термопары этого типа не являются определяющим инструментом,
поскольку там эту роль выполняет эталонный платиновый термометр
сопротивления (ЭПТС). Термопара типа S по-прежнему широко используется в
качестве эталонного стандарта во многих областях применения.
4
Thermocouple Standards
Введение
Термопара типа R (Pt13Rh/Pt) очень похожа по своим свойствам на термопару типа
S; содержит 13% Rh по весу, ее чувствительность немного выше. В Великобритании
и в некоторых других частях света термопары типа R по-прежнему остаются более
популярными, чем термопары типа S.
И для этого есть свои основания. Дело в том, что стабильность термопар типа R
гораздо выше по сравнению с термопарами типа S. В 1969-1971 годах в
Национальной лаборатории физики (NPL), Национальном бюро стандартов (NBS) и
Национальном совете по исследованиям Канады проводились эксперименты, в
рамках которых были выполнены многочисленные измерения. В ходе
экспериментов удалось выяснить, что тип R не только более стабилен, чем тип S,
но и различия между термопарами, изготовленными шестью разными
производителями из одинакового номинального состава, значительно меньше.
Причину таких результатов можно увидеть на Рисунке 1, где ЭДС для сплава
платины и родия сравнивается с ЭДС для платины при температурах до 1200 °C.
Скорость изменения ЭДС при 13% содержании родия ниже, чем при 10%
содержании родия. Поскольку большинство изменений в ЭДС платинородиевых
термопар обусловлено изменениями в содержании родия в сплаве, понятно, почему
термопара типа R лучше, чем термопара типа S.
rh-pt pressure corrections chart.tif
Рисунок 1. ЭДС родий-платиновых сплавов по сравнению с платиной
5
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
2.2
Отличительные особенности эталонных термопар Fluke Calibration
5649/5650 типа R/типа S
Характеристики термопар типа R или типа S во многом зависит от процесса отжига,
используемых материалов и других технологий изготовления. Неопределенность
термопары типа R (или типа S) может варьироваться от 0,2 °C до 2 °C или выше.
Термопара типа S была определяющим инструментом для стандартов ITS-27, ITPS-
48 и IPTS-68, как уже говорилось ранее. Чтобы квалифицировать термопары типа S
как определяющий инструмент ITS, они должны был отвечать строгим требованиям
к чистоте и ЭДС термопары. Многие национальные лаборатории накопили
значительный опыт по изготовлению термопар типа S, которые могут
использоваться в качестве проверенных определяющих инструментов для
стандарта ITS. Эталонные термопары Fluke Calibration 5649/5650 производятся
традиционным способом, используемым во многих национальных лабораториях для
изготовления термопар типа S как определяющего инструмента для стандартов
IPTS-48 и IPTS-68. Следовательно, эталонные термопары Fluke Calibration 5649/5650
могут отвечать строгим требованиям, установленным стандартами IPTS-48 и
IPTS-68.
Некоторые (не все) важные особенности при проектировании и изготовлении
эталонных термопар перечислены ниже:
1. Используются лучшие материалы, в том числе платиновые провода высокой
чистоты
(α > 0,003925) и высококачественные платинородиевые провода оптимального
размера (диаметр: 0,5 мм); изолятор и оболочка из газонепроницаемого оксида
алюминия высокой чистоты (99,8%).
2. Специальная очищающая обработка всех используемых материалов во
избежание загрязнения, включая обжиг изоляторов и оболочек из оксида
алюминия в течение часа при 1100°C и другие процедуры.
3. Отжиг проводов термопары по всей длине путем пропускания электрического
тока через каждый провод, подвешенный между двумя электродами в чистом
воздухе. Платиновый провод отжигается при температуре 1100°C, а
платинородиевый провод — при 1450°C в течение определенного периода
времени, после чего следует отжиг при более низкой температуре.
4. После того как термопара вставляется в изолятор и оболочку, часть термопары
в оболочке подвергается дополнительному отжигу в специальной отжиговой
печи при 1100°C, а затем — при более низкой температуре. Длина отжиговой
печи должна превышать 1 м с зоной равномерной температуры 800 мм в
пределах ±3°C в центре печи.
При выполнении всех сложных процедур (независимо от того, упоминаются они
здесь или нет) термопара находится в однородном и металлургически стабильном
состоянии на всем диапазоне температур.
6
Thermocouple Standards
Введение
2.3
Применение
Эталонные термопары 5949/5950 преимущественно используются в следующих
областях применения:
1. В качестве эталонных датчиков при калибровке других датчиков температуры,
таких как различные рабочие термопары, промышленные ПТС и другие датчики.
2. При непосредственных измерениях температуры, когда требуется минимальная
неопределенность.
3. В качестве датчиков управления для специальных областей применения,
требующих высокой точности.
2.4
Калибровка
Чтобы использовать какой-либо прибор в качестве эталона, его необходимо
откалибровать. Мы калибруем каждую катушку провода термопары, используемую
для изготовления эталонных термопар 5649/5650, и проверяем ее однородность.
Мы называем это калибровкой провода с расширенной неопределенностью (k = 2)
для 0,5°C при температуре до 1100°C. Калибровка провода осуществляется
бесплатно при каждой покупке стандарта термопары 5949/5950. Если вам
необходима более низкая неопределенность, за дополнительную плату вы можете
заказать калибровку по реперной точке для вашей эталонной термопары.
Расширенная неопределенность составляет 0,15°C при температуре до 1000°C для
калибровки фиксированной точки и 2,5°C при температуре от 1000 до 1450°C.
2.5
Повторная калибровка
Повторную калибровку термопар 5949/5950 следует планировать согласно
требованиям к обеспечению качества, принятым в компании пользователя. Как
правило, повторная калибровка эталонной термопары выполняется один или два
раза в год.
7
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
3 Характеристики
3.1
Характеристики
Модель
5649
5650
Тип
R (Pt13%Rh/Pt)
S (Pt10%Rh/Pt)
0-1450°C
Диапазон
Для высокой
0-1100°C
точности
Долгосрочная
До 1100°C
± 0,5°C
стабильность (в
зависимости от
До 1450°C
± 2°C
использования)
Кратковременная
До 1100°C
± 0,2°C
стабильность
До 1450°C
± 0,6°C
Точность (без
До 600°C
± 0,6°C
калибровки,
До 1450°C
± 0,1% от показаний
специальный допуск)†
Оксид алюминия (чистый Al2O3
Материал
99,8%)
Защитная оболочка
Диаметр
0,25 дюйма (6,35 мм)
20 дюймов (508 мм) или 25 дюймов
Длина
(635 мм)
Материал
Нержавеющая сталь
Оболочка холодного спая
Диаметр
0,188 дюйма (4,8 мм)
Длина
8,25 дюйма (210 мм)
Одножильная медь с низкой ЭДС в
Медные провода к
Материал
тефлоновой изоляции
выводу показаний
Длина
70,4 дюйма (1788 мм)
Погружение
Рекомендуется не менее 6 дюймов
Масса
2 фунта (1 кг)
† Провод протестирован и испытан на соответствие или превышение требований
специальных допусков в соответствии с ASTM E-230-03.
8
Thermocouple Standards
Характеристики
3.2 Конструкция
Оболочка из оксида алюминия
Кабельный гермоввод
Провод термопары с
оболочкой из силиконового каучука
Красный
Медный провод с
Черный
оболочкой из
Оболочка эталонного спая
силиконового каучука
5649-50 tc.emf
Рисунок 2. Конструкция и стандартные размеры
3.3 Идентификация проводов
Эталонные термопары 5949/5950 оснащены двумя лужеными проводами из
одножильной меди с низкой ЭДС в тефлоновой изоляции. Положительный
термоэлемент находится в оболочке черного цвета, а отрицательный — в оболочке
красного цвета.
3.4 Гарантия
Гарантия на прибор находится в начале данного руководства.
9
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
4 Эксплуатация
4.1
Общая информация
Для получения наилучших результатов ознакомьтесь с принципами работы всех
источников тепла и прибора для измерения ЭДС. Обязательно следуйте
инструкциям производителя прибора для измерения ЭДС и источников тепла.
4.2
Компоненты неопределенности измерений
Общая неопределенность измерения температуры с помощью термопары типа
5649/5950 преимущественно содержит следующие компоненты:
• Неопределенность самой термопары (0,5°C при калибровке катушки провода)
• Неопределенность измерения ЭДС
• Неопределенность от процесса измерения и источника тепла (печи, сухого
бокса или ванны), например, неопределенность проводимости стержня,
вызванная недостаточной глубиной погружения, градиентом температуры и
другими причинами.
Существуют и другие факторы, которые могут повлиять на общую
неопределенность,
например, неопределенность холодного спая. Как будет еще раз сказано выше,
компонент неопределенности этого вида можно уменьшить до пренебрежительно
малого значения (< 0,01°C), если тщательно подготовить холодный спай. Эти
компоненты неопределенности будут подробно рассмотрены ниже.
4.3
Измерения ЭДС
Существуют различные приборы для измерения напряжения постоянного тока,
которые можно использовать, например, цифровые вольтметры, потенциометры,
специально разработанные устройства вывода показаний для термопар,
регистраторы данных, а также компьютеризированные системы сбора данных.
Выбор конкретного прибора зависит от требуемой точности измерений.
Неопределенность, вызванная измерением ЭДС, может быть основным компонентом
общей расширенной неопределенности. Ниже приводятся несколько примеров для
справки. Нановольтметр модели 2182 часто используется для измерений
термопары, требующих максимальной точности. 90-дневная погрешность для
диапазона 100 мВ составляет 25 ppm от показания плюс 3 ppm от полного
диапазона. Компания Fluke Calibration предлагает две модели устройств вывода
показаний, специально разработанных для высокоточных измерений термопары:
Модель 1560 с модулем 2565 (погрешность: 2 мкВ) и модель 1529 (погрешность: 5
мкВ). Неопределенности этих приборов для термопар типа R и типа S рассчитаны
при 200°C, 400°C, 600°C, 800°C и 1000°C (Таблица 2).
10
Thermocouple Standards
Эксплуатация
Таблица 2. Примеры неопределенности для устройств вывода показаний
Неопределенность
Модель 2182
Модели 1560 и 2565
Модель 1529
t (°C)
Тип R
Тип S
Тип R
Тип S
Тип R
Тип S
(мкВ)
(мкВ)
(мкВ)
(°C)
(°C)
(°C)
(°C)
(°C)
(°C)
200
0,34
0,038
0,040
2,00
0,23
0,24
5,0
0,56
0,59
400
0,38
0,037
0,040
2,00
0,19
0,21
5,0
0,48
0,52
600
0,44
0,038
0,043
2,00
0,18
0,20
5,0
0,44
0,49
800
0,49
0,040
0,045
2,00
0,16
0,18
5,0
0,41
0,46
1000
0,55
0,042
0,048
2,00
0,15
0,17
5,0
0,38
0,43
Если требуется неопределенность 0,5°C в диапазоне 0-1100°C, можно использовать
нановольтметр модели 2182 с эталонной термопарой модели 5649 типа R. Другие
возможные варианты перечислены в Таблице 3. Здесь мы предполагаем, что
неопределенность от процесса измерения и источника тепла очень низкая. В
противном случае следует добавить компоненты неопределенности этого вида к
общей неопределенности.
Таблица 3. Несколько примеров полной расширенной неопределенности (k=2) с разными
устройствами вывода показаний
Общая
Устройство
Диапазон
неопределенность
вывода
Термопара
температур (°C)
(°C)
показаний
Модель 5649 с
0,2
0-1000°C
Модель 2182
калибровкой
фиксированной точки
0,5
0-1100°C
Модель 2182
Модель 5649
Модели 1560 и
0,6
0-1100°C
Модель 5649/5650
2565
0,8
0-1100°C
Модель 1529
Модель 5649/5650
4.4 Диапазон рабочих температур и предотвращение загрязнения
термопары
Термопары типа R и типа S рекомендованы для непрерывного использования в
окисляющих или инертных средах в диапазоне температур 0-1450°C. Их можно
использовать при температуре до 1600°C в течение короткого времени.
Максимальный предел температуры для моделей 5649/5650, используемых в
качестве эталонной термопары, составляет 1450°C. Перегрев (выше 1450°C)
приведет к повреждению термопар. Их не следует использовать ни в
восстановительных газовых средах, ни в средах, содержащих пары металлов или
неметаллических веществ. Для высокоточных областей применения рекомендуется
использовать модель 5949/5950 только в диапазоне температур до 1100°C.
11
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
При высоких температурах ионы металла могут легко рассеиваться через кварцевое
стекло. Металлы или окиси металлов тоже могут быть летучими. Если платиновые
или платинородиевые термоэлементы загрязнены другими металлами, произойдет
значительное ухудшение свойств термопары.
В отличие от платиновых термометров сопротивления термопара создает ЭДС
только в областях, где термоэлементы проходят через градиент температур. При
правильном использовании измерительный спай термопары размещают в
относительно изотермической среде, например, глубоко внутри однородной зоны
печи или изотермического блока. Вследствие малых градиентов температур часть
термопары рядом с измерительным спаем обеспечивает лишь небольшую часть
общей ЭДС, создаваемой термопарой, и загрязнение области измерительного спая
термопары будет иметь незначительный эффект. В то же время очень важно
защищать от химического загрязнения часть термопары, которая размещена в зоне
перехода от комнатной температуры к температуре, близкой к температуре
измерительного спая. Многолетний опыт работы с термопарами типа S показал, что
высококачественный спеченный глинозем обеспечивает эффективный барьер,
защищающий термопару от загрязнения, при условии, что на нем отсутствуют
трещины. При разработке модели 5649/5650 мы уделяли особое внимание защите
термопары от загрязнений. Отрезок трубки из высококачественного оксида
алюминия с двумя отверстиями служит изолятором, а другая часть трубки из
высококачественного оксида алюминия с одним закрытым концом используется в
качестве оболочки для защиты всей термопары. Мы не заметили никаких признаков
дрейфа оболочки термопары, окруженной блоком из инконеля, после ее нагрева
при 1000°C в течение более двухсот часов. Хотя наша конструкция модели
5649/5650 решает проблему загрязнения в диапазоне температур до 1100°C, всегда
полезно соблюдать следующие дополнительные меры предосторожности:
• Для высокоточных областей применения (расширенная погрешность = 0,5°C)
ограничивайте максимальную температуру до 1100°C.
• Поддерживайте наружную поверхность оболочки из оксида алюминия в
чистоте. Прежде чем использовать прибор для высокотемпературных областей
применения, обязательно очищайте оболочку тканью, смоченной спиртом.
• Если модель 5949/5950 используется при температуре выше 1100°C, в условиях
высокой температуры не должно быть основных металлов.
• По возможности максимально сокращайте время использования прибора при
высоких температурах.
4.5
Эталонный спай (холодный спай)
Для достижения низкой неопределенности модели 5949/5950 требуется тщательно
приготовленная в сосуде Дьюара смесь льда и дистиллированной воды. Эта смесь
необходима для поддержания температуры датчика эталонного спая на уровне 0°C.
Лед должен быть в виде стружки или измельченным. Лед необходимо приготовить
из дистиллированной воды (или деионизированной воды). Лед следует пропитать
дистиллированной водой, а затем аккуратно поместить в изолирующий сосуд
Дьюара так, чтобы он до отказа заполнял объем сосуда без больших пустот.
Оболочка холодного спая должна быть почти погружена в ледяную смесь, а общая
глубина погружения в смесь должна составлять не менее 8 дюймов (200 мм). Не
погружайте центральную часть оболочки холодного спая. Таким образом компонент
неопределенности эталонного спая будет намного меньше 0,01°C, что
пренебрежительно мало по сравнению с другими компонентами неопределенности.
Можно использовать другие методы поддержания эталонного спая при стабильной
температуре, а компонент неопределенности от температуры эталонного спая
должен оцениваться пользователем.
12
Thermocouple Standards
Эксплуатация
4.6 Требования к погружению
Влияние капилляра может привести к ошибкам измерений любого термометра,
погруженного в среду недостаточно глубоко. Эта ошибка возникает вследствие
потери тепла измерительным спаем через капилляр термопары.
Требуемая глубина погружения зависит от нескольких факторов, включая
требования к точности, измеренную температуру и условия сборки. Поэтому
рекомендованная минимальная глубина погружения 6 дюймов приведена только
для справки. Точная требуемая глубина погружения может быть определена путем
проведения проверки градиента во время измерений примерно каждые ½ дюйма
(1,27 см) до тех пор, пока существует значительная разница в показаниях.
Дождитесь стабилизации термопары на каждой новой глубине. Составьте схему
результатов для отображения влияния капилляра.
13
5649 Type R, 5650 Type S
Руководство пользователя
5 Уход за прибором
Эталонные термопары 5649/5650 являются хрупкими приборами. При работе с
термопарами необходимо соблюдать особую осторожность для поддержания их
производительности. Оболочка и изолятор из оксида алюминия защищают провода
термопары от загрязнения. Повреждения оболочки или изолятора приведут к
загрязнению проводов термопары. Трубки из оксида алюминия (оболочка и
изолятор) очень хрупкие и легко ломаются; обращайтесь с оболочкой термопары с
особой осторожностью.
Платиновые и платинородиевые провода легко загрязнятся другими металлами при
высокой температуре (дополнительную информацию см. в Разделе 4.4). Оболочку
термопары необходимо содержать в максимально возможной чистоте. Эталонные
термопары 5649/5650 следует использовать только в чистой, незагрязненной среде.
Следуйте другим инструкциям в Разделе 4.4, чтобы не допустить загрязнения.
Очищайте оболочку химически чистым спиртом перед каждым использованием.
14
Thermocouple Standards
Приложение А
6 Приложение А
6.1 Полиномиальные коэффициенты для создания ЭДС термопары в
зависимости от температуры
В приведенных ниже таблицах содержатся наборы полиномиальных
коэффициентов, используемых при вычислении ЭДС для термопар типа R и типа S,
когда эталонные спаи находятся при определенной температуре (°C). Приведенные
коэффициенты предназначены для использования в следующей формуле:
E = C0 + C1 t + C2 t2 + C3 t3 + …… + Cn tn
(1)
Таблица 4. Полиномиальные коэффициенты для термопары типа R
Температура
от 1064,18°C до
от 1664,5°C до
от -50°C до 1064,18°C
Диапазон
1664,5°C
1768,1°C
C0 =
0,0
2,951 579 253 16
1,522 321 182 09 x 102
C1 =
5,289 617 297 65 x 10-3
-2,520 612 513 32 x 10-3
-2,688 198 885 45 x 10-1
C2 =
1,391 665 897 82 x 10-5
1,595 645 018 65 x 10-5
1,712 802 804 71 x 10-4
C3 =
-2,388 556 930 17 x 10-8
-7,640 859 475 76 x 10-9
-3,458 957 064 53 x 10-8
C4 =
3,569 160 010 63 x 10-11
2,053 052 910 24 x 10-12
-9,346 339 710 46 x 10-15
C5 =
-4,623 476 662 98 x 10-14
-2,933 596 681 73 x 10-16
C6 =
5,007 774 410 34 x 10-17
C7 =
-3,731 058 861 91 x 10-20
C8 =
1,577 164 823 67 x 10-23
C9 =
-2,810 386 252 51 x 10-27
Таблица 5. Полиномиальные коэффициенты для термопары типа S
Температура
от 1064,18°C до
от 1664,5°C до
от -50°C до 1064,18°C
Диапазон
1664,5°C
1768,1°C
C0 =
0,0
1,329 004 440 85
1,466 282 326 36 x 102
C1 =
5,403 133 086 31 x 10-3
3,345 093 113 44 x 10-3
-2,584 305 167 52 x 10-1
C2 =
1,259 342 897 40 x 10-5
6,548 051 928 18 x 10-5
1,636 935 746 41 x 10-4
C3 =
-2,324 779 686 89 x 10-8
-1,648 562 592 09 x 10-9
-3,304 390 469 87 x 10-8
C4 =
3,220 288 230 36 x 10-11
1,299 896 051 74 x 10-14
-9,432 236 906 12 x 10-15
C5 =
-3,341 651 963 89 x 10-14
C6 =
2,557 442 517 86 x 10-17
C7 =
-1,250 688 713 93 x 10-20
C8 =
2,714 431 761 45 x 10-24
15
