本發(fā)明屬于鎧裝熱電偶領域，涉及一種帶探測孔鎧裝熱電偶及在線檢測比對方法。

背景技術：

鎧裝熱電偶是由鎧裝熱電偶電纜和接線裝置(如接線盒、接插件等)構(gòu)成，具有能自由彎曲、耐高壓、耐腐蝕、熱響應時間快和堅固耐用等許多優(yōu)點，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣，作為測量溫度的傳感器，通常通過補償導線和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用，同時，鎧裝熱電偶電纜，即可制作鎧裝熱電偶，也可以作為裝配式熱電偶的感溫元件。它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中從-40℃～1200℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體或顆粒懸浮物體的溫度。

熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應，將兩種不同成份的金屬導體首尾相連接成閉合回路，如兩接點的溫度不等，則在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，形成熱電流，這就是熱電效應。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成，焊接的一端叫做測量端，未焊接的一端叫做參考端，參考端在使用時通常恒定在一定的溫度當對測量端加熱時，在接點處有熱電勢產(chǎn)生。如參考端溫度恒定，其熱電勢的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測量端的溫度有關，而與勢電偶的精細和長短無關。當測量端的溫度改變后，勢電勢也隨之改變，并且溫度和熱電勢之間有一固定的函數(shù)關系，利用這個關系就可以測量溫度。

無論是裝配式或鎧裝式熱電偶，其檢測方法都是依據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG在熱電偶標準裝置上進行的。即通過恒溫試驗設備在規(guī)定的溫度檢定點獲取熱電偶標準裝置的測量結(jié)果和被檢熱電偶測量結(jié)果，然后熱電偶分度表為依據(jù)將兩者進行比對，判定合格與否。但是都要在實驗室進行作業(yè)，這就意味著，需要從使用現(xiàn)場拆卸下來方可進行。

傳統(tǒng)的鎧裝熱電偶在使用過程中，因工藝質(zhì)量監(jiān)控需要，必須按照規(guī)定的檢定周期，從工藝設備上拆卸下來送到校準實驗室進行檢測比對，對于規(guī)模型企業(yè)，計量器具數(shù)量大，有這些設備安裝使用的熱電偶由于高溫、高濕、酸堿腐蝕等惡劣環(huán)境導致無法拆卸，甚至勉強重復拆卸和安裝導致?lián)p壞，不僅作業(yè)人員操作困難、勞動強度高、意外損失增加維護成本，而且常常還會因危險作業(yè)傷害作業(yè)人員?；谏鲜龃嬖诘娜毕莺筒蛔?，解決熱電偶類計量器具在線不拆卸檢測比對問題富有極其重要的現(xiàn)實意義，也迎合了世界發(fā)達國家做法，縮短了計量器具與先進的管理和控制方法之間的差距。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的缺陷和不足，解決熱電偶溫度傳感器使用過程中在線不拆卸檢測比對的難題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案包括：

一種帶探測孔鎧裝熱電偶，包括接線盒和金屬保護管，接線盒主要由相互配合的半球狀上蓋和半球狀底蓋組成，底蓋邊緣處連接內(nèi)設出線孔的柱狀管，上蓋和柱狀管活動連接，上蓋和底蓋遠離活動連接的一端分別設有通過扣環(huán)連接的伸出端Ⅰ和伸出端Ⅱ；

底蓋上靠近伸出端Ⅱ處連接柱狀支撐座，支撐座上固定有頂端封閉的金屬保護管，金屬保護管內(nèi)部填充耐高溫絕緣材料，且沿軸向穿插有條狀的熱電偶合金絲和不銹鋼細管，熱電偶合金絲為成對組合，熱電偶合金絲的頂端焊接在一起作為測量端，不銹鋼細管靠近金屬保護管頂端處封閉；

底蓋內(nèi)部固定有絕緣接線板，絕緣接線板與金屬保護管垂直連接，絕緣接線板遠離金屬保護管的面上設有接線柱、導入孔和探測孔，熱電偶合金絲經(jīng)導入孔與接線柱連接，不銹鋼細管與探測孔連通。

作為優(yōu)選的技術方案：

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶，所述活動連接是指上蓋和柱狀管上分別設有連接臂Ⅰ和連接臂Ⅱ，所述連接臂Ⅰ和連接臂Ⅱ的一端通過銷釘連接。

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶，所述扣環(huán)連接是指伸出端Ⅰ內(nèi)扣有扣環(huán)，所述扣環(huán)連接扣把手，所述伸出端Ⅱ上設有與扣把手配合的卡槽。

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶，所述接線盒的上蓋邊沿向外延伸一圈密封圈，密封圈起到防水、防塵作用。

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶，所述支撐座與柱狀管的中心軸線相互垂直。

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶，所述金屬保護管為耐高溫腐蝕的不銹鋼管，材質(zhì)是304、316、2520或3039不銹鋼；所述耐高溫絕緣材料為純度為96％以上的氧化鎂、氧化鋁或石英；所述熱電偶合金絲是分度號為K、N、E、J或T規(guī)格合金材質(zhì)；所述不銹鋼細管材質(zhì)是2520耐高溫不銹鋼，所述不銹鋼細管的內(nèi)徑為2.0～6.0mm。

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶，所述不銹鋼細管靠近探測孔的一端用堵頭封閉，正常使用將管口堵死，在線檢測比對時打開堵頭，以便插入比對系統(tǒng)的傳感器之用。

本發(fā)明還提供了一種帶探測孔鎧裝熱電偶的在線檢測比對方法，步驟如下：

1)建立被檢測比對測溫系統(tǒng)，將帶探測孔鎧裝熱電偶插入并固定安裝在工業(yè)加熱設備上，將工業(yè)級溫度控制儀表與接線柱通過穿過出線孔的工業(yè)級補償導線連接；

2)建立參考標準測量系統(tǒng)，參考標準測量系統(tǒng)由I級鎧裝熱電偶電纜、冷端連接器、精密級補償導線和精密溫度顯示儀組成；

3)檢測比對被檢測比對測溫系統(tǒng)，打開帶探測孔鎧裝熱電偶的上蓋，將I級鎧裝熱電偶電纜從絕緣接線板上的探測孔插入不銹鋼細管中，一直插到底，等溫15～20分鐘，觀察精密溫度顯示儀末位數(shù)字趨于穩(wěn)定，記錄精密溫度顯示儀和工業(yè)級溫度控制儀表對應的數(shù)值t_標準和t_被檢，計算被檢測比對測溫系統(tǒng)的實際誤差值△_被檢：

△_被檢＝t_被檢－t_實際＝t_被檢－(t_標準+A)

式中：t_實際為工業(yè)加熱設備的實際溫度值，A為修正值；

計算被檢測比對測溫系統(tǒng)的允許誤差值△_允：

△_允＝【U²_偶+U²_線+U²_表】^-1/2

式中：U²_偶-帶探測孔鎧裝熱電偶的允許誤差；U²_線-工業(yè)級補償導線的允許誤差；U²_表-工業(yè)級溫度控制儀表的允許誤差；

比較數(shù)值，如果△_被檢＜△_允，則被檢測比對測溫系統(tǒng)合格；如果△_被檢≥△_允，則不合格。

如上所述的一種帶探測孔鎧裝熱電偶的在線檢測比對方法，所述精密溫度顯示儀末位數(shù)字趨于穩(wěn)定是指數(shù)字上升緩慢，變化速度小于等于2個字/min。

實際應用時，首先打開接線盒，將外部連接導線通過接線盒底蓋的出線孔連接到絕緣接線板上的接線柱，然后將外部導線連接溫度控制器即可。在線檢測比對時，將事先準備好的參考標準測溫系統(tǒng)的I級鎧裝熱電偶感溫體，由絕緣接線板上的探測孔插入金屬保護管的內(nèi)部不銹鋼細管，深度直至熱電偶絲頂端焊接點(測量端)位置相近，這樣就可以通過參考標準測溫系統(tǒng)的測量結(jié)果與被檢測比對的測量系統(tǒng)測量結(jié)果進行直接比對，最終實現(xiàn)工業(yè)測溫現(xiàn)場溫度檢測系統(tǒng)的不拆卸在線檢測比對。

有益效果：

1)本發(fā)明的帶探測孔鎧裝熱電偶實現(xiàn)了工業(yè)制造過程用熱電偶的在線不拆卸檢測比對，提高了工藝質(zhì)量控制水平和計量技術保障能力，大幅度提高了作業(yè)效率；

2)本發(fā)明顯著降低作業(yè)人員勞動強度，減少重復拆卸和安裝以及運輸意外損壞造成的經(jīng)濟損失。

附圖說明

圖1是帶探測孔鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中金屬保護管的A-A’截面示意圖；

圖3是圖1對應的B向示意圖；

圖4是帶探測孔鎧裝熱電偶整體外形示意圖；

圖5是帶探測孔鎧裝熱電偶的在線檢測比對示意圖；

圖中，1-金屬保護管，2-熱電偶合金絲，3-耐高溫絕緣材料，4-不銹鋼細管，5-探測孔，6-絕緣接線板，7-接線柱，8-底蓋，9-上蓋，10-扣環(huán)，11-扣把手，12-出線孔，13-工業(yè)級補償導線，14-工業(yè)級溫度控制儀表，15-I級鎧裝熱電偶，16-冷端連接器，17-精密級補償導線，18-精密溫度顯示儀，19-工業(yè)加熱設備。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

一種帶探測孔鎧裝熱電偶如圖1和圖4所示，包括接線盒和金屬保護管1，接線盒主要由相互配合的半球狀上蓋9和半球狀底蓋8組成，上蓋9邊沿向外延伸一圈密封圈，底蓋8邊緣處連接內(nèi)設出線孔12的柱狀管，上蓋9和柱狀管上分別設有連接臂Ⅰ和連接臂Ⅱ，連接臂Ⅰ和連接臂Ⅱ的一端通過銷釘連接，上蓋9和底蓋8遠離活動連接的一端分別設有伸出端Ⅰ和伸出端Ⅱ，伸出端Ⅰ內(nèi)扣有扣環(huán)10，扣環(huán)10連接扣把手11，伸出端Ⅱ上設有與扣把手11配合的卡槽；底蓋8上靠近伸出端Ⅱ處連接柱狀支撐座，支撐座與柱狀管的中心軸線相互垂直，支撐座上固定有頂端封閉的金屬保護管1，金屬保護管1的結(jié)構(gòu)如圖2所示，金屬保護管1材質(zhì)是304不銹鋼，金屬保護管1內(nèi)部填充耐高溫絕緣材料3，耐高溫絕緣材料3為純度為96％的氧化鎂，金屬保護管1內(nèi)沿軸向穿插有條狀的熱電偶合金絲2和不銹鋼細管4，熱電偶合金絲2是分度號為K規(guī)格合金材質(zhì)，熱電偶合金絲2為成對組合，頂端焊接在一起作為測量端，不銹鋼細管4的內(nèi)徑為5.0mm，材質(zhì)是2520耐高溫不銹鋼，不銹鋼細管4靠近金屬保護管1頂端處封閉；底蓋8內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，底蓋8內(nèi)部固定有絕緣接線板6，絕緣接線板6與金屬保護管1垂直連接，絕緣接線板6遠離金屬保護管1的面上設有接線柱7、導入孔和探測孔5，熱電偶合金絲2經(jīng)導入孔與接線柱7連接，不銹鋼細管4與探測孔5連通。

本發(fā)明正常使用方法與傳統(tǒng)鎧裝熱電偶相同，只需要將工業(yè)級補償導線13正負極正確的分別連接在對應接線柱7上，然后從出線孔12引出連接到遠距離的溫度控制儀表即可。所不同的是，當需要進行周期性檢定校準時，不再需要拆卸下來送實驗室檢測比對。而是采用在線檢測比對法，具體作業(yè)方法如下所述(其原理如圖5所示)：

1)建立被檢測比對測溫系統(tǒng)，將帶探測孔鎧裝熱電偶插入并固定安裝在工業(yè)加熱設備19上，工業(yè)級溫度控制儀表14與接線柱7通過穿過出線孔12的工業(yè)級補償導線13連接，構(gòu)成被檢測比對測溫系統(tǒng)；

2)建立參考標準測溫系統(tǒng)，由I級鎧裝熱電偶電纜15(感溫鎧裝體)、冷端連接器16、精密級補償導線17和精密溫度顯示儀18組成；

3)由I級鎧裝熱電偶電纜15(感溫鎧裝體)、冷端連接器16、精密級補償導線17和精密溫度顯示儀18組成的參考標準測溫系統(tǒng)，事先在實驗室的一等標準熱電偶標準裝置上進行檢定，獲取各溫度試驗點的修正值A，以便在線檢測比對時進行誤差修正；

4)打開帶探測孔鎧裝熱電偶的上蓋9，將I級鎧裝熱電偶電纜15從絕緣接線板6上的探測孔5插入不銹鋼細管4中，一直插到底；

5)等溫20分鐘，觀察精密溫度顯示儀18末位數(shù)字趨于穩(wěn)定，即變化速度為2個字/min，記錄精密溫度顯示儀18和工業(yè)級溫度控制儀表14對應的數(shù)值t_標準和t_被檢；

5)計算被檢測比對測溫系統(tǒng)的實際誤差值△_被檢：

△_被檢＝t_被檢－t_實際＝t_被檢－(t_標準+A)

式中：t_實際為工業(yè)加熱設備19的真實溫度值，A為修正值；

6)判定被檢測比對測溫系統(tǒng)合格與否，進行數(shù)據(jù)比較，△_被檢＜△_允，則合格，△_被檢≥△_允，則不合格，其中：

△_允＝【U²_偶+U²_線+U²_表】^-1/2

式中：△_允-被檢測比對測溫系統(tǒng)的允許誤差值，U²_偶-帶探測孔鎧裝熱電偶的允許誤差；U²_線-工業(yè)級補償導線13的允許誤差；U²_表-工業(yè)級溫度控制儀表14的允許誤差。