工业热电偶技术条件

中华人民共和国专业标准                                 

工业热电偶技术条件                        

ZB N11 002—87代替 ZBY 026—81
本标准适用于分度表符合ZBY300—85《工业热电偶分度表及允差》的可拆卸的工业热电偶。
U对于其他形式的工业热电偶，可以参照采用本标准的部分或全部条款。
术语及定义

ZBY 300规定的术语及定义和以下术语及定义适用于本标准。
1.1  可拆卸的工业热电偶（industrial thermocoule assembly）热电极组件可以从保护管中取出的工业热电偶（以下简称“热电偶”）。

  1.1.1  热电极组件（thermocoule element）
N由一对或多对热电极与绝缘物组成的组件。
1.1.2  绝缘物（insulation material）用来防止热电极之间和（或）热电极与保护管之间短路的零件或材料。
1.1.3  保护管（protective tube）
用来保护热电极组件免受环境有害影响的管状物。
1.2  补偿导线（extension or compensating cables）
对与热电偶配用的导线。若与所配用的热电偶正确连接，就把热电偶的参比端移至这对导线的输出端。

1.3  检验温度点（temperature points for verification）为了检验热电偶是否符合允差要求而选择的试验温度。
1.4  极限温度（limiting temperature
    热电偶的最高适用温度和最低适用温度。其中最高适用温度称为上限温度，最低适用温度称为下限温度。 |
1.5  绝缘电阻（insulation resistance）; 对于具有一对热电极的热电偶，指热电极与保护管之间的电阻值；对于具有多对热电极的热电偶，还指各对热电极之间的电阻值。
1.6  热响应时间（thermal response time）
在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间，通常以τ表示。
2   技术要求
2.1  装配质量和外观
热电偶的装配质量和外观应符合下列
a.  热电极测量端的焊接应光滑、牢固、无气孔和夹灰等缺陷，无残留助焊剂等污物；
b.  各部分的装配正确，连接可靠，零件无损、缺；
c.  无断路、短路；
d.  保护管内无残留污物及金属废屑；
e.  在恰当部位正确地标明极性
f.  外表涂层均匀、牢固；

国家机械工业委员会批准                                          1998-01-01实施
g.  无显著锈蚀和凹痕、划痕。
2.2  允差
热电偶的允差应符合ZBY 300的规定。
注：①允差等级为Ⅰ级的S型和T型热电偶，其热电极参比端温度为0℃。
②对于带有不可拆卸的补偿导线的热电偶，其热电极一补偿导线组件应符合本条规定。2.3  绝缘电阻 
2.3.1  常温绝缘电阻
热电偶的常温绝缘电阻应符合以下规定：
a. 对于长度超过1m的热电偶，它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积应不小100MΩ·m即
           Rr·L≥100MΩ·m  L＞1m                              
式中：Rr —— 热电偶的常温绝缘电阻值，MΩ；
      L —— 热电偶的长度，m。/ U, O/ e  I) ^
b. 对于长度等于不足1m的热电偶，它的常温绝缘电阻值应不小于100MΩ。
2.3.2  上限温度绝缘电阻热电偶的上限温度绝缘电阻值应不小于表1规定。

表  2

注：① 实际的检验温度值允许偏离范围为±10℃；
② 检验温度应在热电偶的适用温度范围内。      
3.2.2  检验设备
3.2.2.1  标准温度计
标准温度计的不确定度应不超过被检验热电偶允差的三分之一。!
推荐使用下述标准温度计：
a. 标准铂电阻温度计，使用温度范围-196～630.74℃；
b. 标准铂铑10—铂热电偶，使用温度范围300～1200℃；  
c. 标准铂铑30—铂铑6热电偶，使用温度范围1200～1600℃；
3.2.2.2 恒温装置
用比较法进行允差检验时，使用的恒温装置为：
a. 精密恒温装置：沿插管方向100mm工作区域内各插管任意两点的温度差不超过0.1℃
b. 管形炉：炉长不小于600mm，在炉中心附近不短于60mm的工作区域内温度差不超过1℃；
管形炉只与标准热电偶配合使用。
精密恒温装置的温度在指定时间内的变化不超过0.1℃；管形炉的温度在指定时间内的变化应不超过1℃；
指定时间取下列三种时间中最大值
标准温度计的热响应时间τ0..5的5倍。
被试热电极组件（或热电偶）的热响应时间τ0..5的5倍。
在一个检验温度点测试所需的时间。

3.2.2.3  0℃恒温器
恒温器插管的长度应不短于160mm，工作区域的温度为-0.1 ~ +0.1℃。
3.2.3  检验方法和要求
允差检验一般对热电极组件进行
检验时，一般采用比较法，在-195.806℃、-78.476℃、100℃、419.58℃、630.755℃、1084.88℃等温度点的检验也可以采用定点法。
对电测仪表和参比端温度补偿的要求见表4。

表  4

注：①A类电测仪表的精确度等级不低于0.01级，分辨能力不劣于0.1μV；
B类电测仪表的精确度等级不低于0.05级，分辨能力不劣于1μ
②若采用其他参比端温度补偿方式，其补偿误差应不大于被检验热电偶在参比端温度允差的三分之一。
3.3  绝缘电阻
3.3.1  检验要求
a. 热电偶应按出厂时原有的装配方式进行绝缘电阻试验。
b. 测量绝缘电阻所用仪表的精确度不低于±20%。
c. 施加试验电压的时间到达60秒，记录绝缘电阻值。
d. 应变换所加试验电压的方向，并分别记录测量结果，取其中较小值为被试热电偶的绝缘电阻值。
3.3.2  常温绝缘电阻
常温绝缘电阻的试验电压为直流500±50V。
测量常温绝缘电阻的大气条件为：温度15～35℃，相对湿度45%，大气压力86～106kPa。测试前被试热电偶应在这样的大气条件放置至少2小时。
3.3.3  上限温度绝缘电阻
上限温度绝缘电阻的试验电压为直流10±1V。被试热电偶在试验温度停留的时间应不短于其热响应时间τ0..5的5倍。试验温度对于上限温度的偏离范围为±10℃。热电偶被加热的长度为300mm或其总长度的百分之五十（选其中较小值，并允许偏离百分之十）。加热区域的温度不均匀性应在10℃以内。
对采用瓷保护管的热电偶，用金属丝在热电偶瓷保护管被加热部位均匀绕15～20匝作为上限温度绝缘电阻测试的一极。使用的金属丝应对热电偶无害
3.4  热电动热稳定性
3.4.1  检验要求
热电偶的热电动势稳定性试验应带保护管进行。试验温度对于上限温度的偏离范围为±10℃。热电偶被加热的长度为300mm或其总长度的百分之五十（选其中较小值，并允许偏离百分之十）。加热区域的温度不均匀性应在10℃以内。
对于具有密封型接线盒的热电偶，试验时应将接线盒妥善密封。
3.4.2  检验方法
a. 按3.2条规定的方法测量被试热电偶在最高检验温度点附近的热电动势，并把测量结果换算成相应于最高检验温度点的热电动势值[换算方法见附录B.1（参考件）]。
b. 将被试热电偶置入试验炉内，然后将试验炉升至3.4.1款规定的温度，维持250小时。
c. 自然冷却后重复步骤a。
d. 按式（2）计算热电动热变化量△E
                                       △E = Ec-Ea  ----------------------------------------- (2)1式中：Ec、Ea —— 分别为步骤c和步骤a测得的结果。
3.5  运输基本环境条件
按ZBY 002的规定进行连续冲击和自由跌落试验。对一般热电偶，自由跌落高度为250mm；对易碎、易损热电偶，自由跌落高度为50mm。
3.6  热响应时间
3.6.1  检验要求
应记录热电偶的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间τ0..9，必要时可以另外记录变化10%的热响应时间τ0..1和变化90%的热响应时间τ0..9。
所记录的热响应时间应是同一试验至少三次测试结果的平均值，每次测试结果对于平均值的偏离应在±10%以内。
形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被试热电偶的τ0..5的十分之一
记录仪器或仪表的响应时间不应超过被试热电偶的τ0..5的十分之一。
3.6.2  检验方法
在试验流道的可用横截面内，水流速应保持0.4±0.05m/s，初始温度在5～45℃的范围内。温度阶跃值为40～50℃。在试验过程中，水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计置入深度（选其中较小值，并在试验报告中注明）。'
B型热电偶的热响应时间推荐用下述方法检验：用同规格的S型热电偶的热电极组件替换其自身的热电极组件，然后进行试验。
注：可以由制造厂与用户商采用其他试验方法，但所给数据必须注明试验条件。
4   检验规则
4.1  总则
每支热电偶出厂前必须通过出厂试验；各种结构和温度范围的热电偶产品均应定期抽样进行型式试验。凡是结构特殊的以及拟用于严酷环境的热电偶，应进行附加型式试验[见附录A（补充件）]，附加型式试验的项目及周期由制造厂与用户商定。
4.2  抽样规则
按GB 2829—81《周期检查计数抽样程序及抽样表》进行抽样，并规定：  _
a．检查周期不超过二年；
b．判别水平推荐采用1级；
c．不合格质量水平不大于5；
d．采且一次抽样方案，判定数组为AC = 0、Re = 1。
4.3  出厂试验)
4.3.1  项目和顺序
a. 允差；
b. 装配质量和外观；
c. 常温绝缘电阻。  
4.3.2  检验温度点
a. 对于允差级为Ⅰ、Ⅱ级的S型、J型、T型、E型、K型的热电偶，应在不低于100℃的一个检验温度点进行允差检验；
b. 对于允差等级为Ⅲ级的T型、E型、K型热电偶，应在低于-100℃的一个检验温度点进行允差检验；
c. 对于允差等级为Ⅱ、Ⅲ级的B型热电偶，应在不低于600℃的一个检验温度点进行允差检验。
4.4  型式试验
4.4.1  项目"

a. 运输基本环境条件；  b. 装配质量和外观；
c. 常温绝缘电阻；
d. 热响应时间；
e. 上限温度绝缘电阻；
f. 允差；
g. 热电动势稳定性。
4.4.2  顺序
按下述优先次序确定型式试验顺序：a. 不改变原有包装方式的试验；
. 先短期后长期；
c. 不改变原有装配方式的试验；
d. 先低温后高温（不包括进行允差检验时各检验温度点的次序）。
4.5  允差检验判别规则
使用制造厂的测量系统进行允差检验时，若制造厂的测量系统的误差为±n℃，则测试结果应不超过±（△-n）℃（△为2.2条的规定的允差值）；使用验收单位的测量系统进行允差检验时，若验收单位的测量系统的误差为±m℃，则测试结果应不超过±（△+m）℃
5   包装及热电偶制造厂应向用户提供的信息
5.1  包装
a. 热电偶一般采用ZBY 003-85《仪器仪表包装技术条件》规定的简易包装。
b. 具有瓷保护管的热电偶及其他易碎、易损热电偶，应采用ZBY 003规定的防震包装。
5.2  铭牌或出厂合格证明书上应注明的信息
a. 型号；
b. 规格；
c. 代号（分度号）；
d. 适用温度范围；
e. 允差等级；
f. 保护管材料；
g. 商标或制造厂名；  
h. 出厂日期。

5.3  使用说明书中应提供的信息
a. 分度表；
b. 热响应时间；. `c. 适用环境；
d. 一般使用方法；
e. 特殊的技术条件。 

   附  录  A

（补充件）

A.1  技术要求
A.1.1  在湿热条件下的绝缘电阻
热电偶在恒定湿热条件试验结束时，其绝缘电阻值应不小于10MΩ。
A.1.2  无包装自由跌落!
热电偶在无包装自由跌落试验结束时，应无机械损坏，无断路或短路，常温绝缘电阻应符合2.3.1款的规定。
A.1.3  振
热电偶在振动试验结束时，应无机械损坏，无断路或短路，常温绝缘电阻应符合2.3.1款的规定。
A.1.4  压力

热电偶在经受试验压力的过程中，应无泄漏，无机械损坏，无断路或短路，常温绝缘电阻应符合2.3.1款的规定。
A.1.5  液体侵入的防护
热电偶在液体侵入的防护试验结束时，应无机械损坏，无断路或短路，接线盒内无目视可见的水痕，常温绝缘电阻应符合2.3.1款的规定。
A.1.6  隔爆
热电偶应由国家指定的机构进行隔爆试验，并按国家规定由该机构发给证书。
A.2  试验方法,
A.2.1  在湿热条件下的绝缘电阻
按GB2423.3—81《电工电子产品基本环境试验规程试验Ca：恒定湿热试验方法》进行试验。
试验持续时间为2天
试验结束，立即按3.3条测量被试热电偶的常温绝缘电阻值。
A.2.2  无包装自由跌落自由跌落试验前，被试热电偶应结构完整。
试验装置为铺放在刚性地面上的一块厚度为6mm的钢板。试验时，被试热电偶的纵轴与钢板表面基本上保持平行，两者的距离约250mm。然后让被试热电偶从这个高度自由跌落至钢板上。这样的过程应重复十次。
试验结束，立即检查被试热电偶有无机械损坏，有无断路或短路，并按3.3条测量常温绝缘电阻值。
A.2.3  振动
按GB4451-84《工业自动化仪表振动（正弦）试验方法》进行试验。振动等级可根据实际情况选用2B或2C。
试验结束，立即检查被试热电偶有无机械损坏。有无断路或短路，并按3.3条测量常温绝缘电阻值。
A.2.4 压力 `
被试热电偶置于充液的压力试验管中，压力逐渐增加至最高使用压力的1.5倍，保持60秒。试验结束，立即检查被试热电偶有无泄漏，有无机械损坏，有无断路或短路，并按3.3条测量常温绝缘电阻值。
A.2.5  液体侵入的防护
根据实际情况，可从A.2.5.1款、A.2.5.2款、A.2.5.3款所述的三个等级（其严酷程度是递增的）选取一个进行试验。
试验结束，立即检查被试热电偶有无机械损坏，有无断路或短路，接线盒内有无目视可见的水痕，并按3.3条测量常温绝缘电阻值。
A.2.5.1  试验装置的原理见图A。此装置应具有可做往复摆动的半圆形**管，半圆的半径既要尽可能小，又要满足实际需要。
**管相对于垂直方向摆动角度α为±60°，扇形**面的半角β为±60°，扫过α角所需的时间约1秒，试验压力为0.1MPa，被试热电偶的纵轴基本上与地面垂直，其接线盒大致处于半圆形**管的圆心部位。
试验时，被试热电偶每300秒绕其轴转动180°，**试验时间至少10分。

此图是“倒图”

附  录  B

补 充 说 明

（参考件）

E（1000℃）= 41.400+0.0389×（1000-1005.5）