Приложение А (справочное). Калибровка тепломера и термопар

Приложение А
(справочное)

Калибровка тепломера и термопар

А.1 Калибровочные коэффициенты тепломера (например, плотность теплового потока для величины ЭДС, равной единице) могут меняться в зависимости от температуры, теплопроводности материала, на котором установлен тепломер, и собственно теплового потока. Поэтому калибровочный коэффициент тепломера новой конструкции следует оценивать на различных материалах абсолютным методом испытаний таким, например, как метод закрытой горячей плиты по (ГОСТ 7076, [5]) или с помощью аппаратуры измерения теплового потока по (ГОСТ 7076, [6]) на различных материалах, при различных температурах и расходах теплового потока. Значения величины теплового потока так же, как и температура, и теплопроводность материалов, должны охватывать диапазон значений, обычно встречающийся на практике.

Поскольку тепломер неоднороден по площади, требуется особая тщательность при его калибровке. Калибровка тепломера между материалом с известной теплопроводностью и изолирующим материалом точно определяет граничные условия, которые, однако, не являются граничными условиями, встречающимися при применении тепломера для измерений.

Следует подготовить комплект калибровочных кривых или уравнений (калибровочный коэффициент зависит от значений температуры, теплопроводности расположенного ниже материала и, в конечном итоге, от плотности теплового потока) для любого тепломера нового типа или модифицированного (например, новой обшивки или нового вставленного предохранительного кольца).

Калибровку следует проводить при трех различных плотностях теплового потока (например, , , ) для того, чтобы проверить линейную чувствительность тепломера в зависимости от значения q. Если эта зависимость не является линейной, то следует проверить полученные расходы теплового потока и при измерении учесть точную функцию.

Калибровку следует проводить не менее чем при двух температурах (минимальной и максимальной). При значительной разности между двумя результатами следует провести третье измерение в точке, расположенной посередине между двумя температурами, чтобы проверить линейность зависимости калибровочного коэффициента от температуры. Если отношение не является линейным, следует использовать большее число значений температуры, чтобы получить зависимость калибровочного коэффициента от температуры.

Полную калибровку проводят на тепломере, установленном не менее чем на двух материалах (с низкой и высокой теплопроводностью). Если обнаружена какая-либо зависимость данного параметра от калибровочного коэффициента, то следует использовать большее количество материалов с тем, чтобы получить полное соотношение между теплопроводностью материала и калибровочным коэффициентом.

Для тепломеров, упомянутых выше, характеристики которых хорошо известны, калибровочный коэффициент следует измерять для одного теплового потока при температуре, близкой к температуре эксплуатации, и на типовом строительном материале не реже одного раза в год. Изменение калибровочного коэффициента может быть вызвано старением материала или его расслоением. Если изменение калибровочного коэффициента составляет более 2%, следует провести полную процедуру калибровки.

А.2 Калибровку тепломера на установке для определения теплопроводности строительных материалов осуществляют следующим образом:

Изготовленный преобразователь теплового потока подвергают калибровке на установке для определения теплопроводности строительных материалов по ГОСТ 7076, в которой вместо испытуемого образца устанавливают калибруемый преобразователь и эталонный образец материала по ГОСТ 8.140.

При калибровке пространство между термостатирующей плитой установки и эталонным образцом за пределами преобразователя должно быть заполнено материалом, близким по теплофизическим свойствам к материалу преобразователя, с тем чтобы обеспечить одномерность проходящего через него теплового потока на рабочем участке установки. Измерение ЭДС на преобразователе и эталонном образце проводится, например, переносным потенциометром по ГОСТ 9245.

Калибровочный коэффициент преобразователя , , при данной средней температуре опыта находят по результатам измерения плотности теплового потока и ЭДС по следующему соотношению:

,

где - значения плотности теплового потока в опыте, ;

Е - вычисленное значение ЭДС, мВ.

Плотность теплового потока q рассчитывают по результатам измерения температурного перепада на эталонном образце по формуле

,

где - теплопроводность материала эталона, ;

, - температура верхней и нижней поверхностей эталона соответственно, °С;

- толщина эталона, м.

Среднюю температуру в опытах при калибровании преобразователя рекомендуется выбирать в интервале от минус 30°С до плюс 50°С и выдерживать ее с отклонением не более °С.

За результат определения коэффициента преобразователя принимают среднеарифметическое значение величин, вычисленных по результатам измерений, полученных при проведении не менее чем 10 опытов. Число значащих цифр в значении калибровочного коэффициента преобразователя берется в соответствии с погрешностью измерения.

Температурный коэффициент преобразователя , , находят по результатам измерений ЭДС. В калибровочных опытах при различных средних температурах преобразователя по соотношению

,

где , - средние температуры преобразователя в двух опытах, °С;

, - калибровочные коэффициенты преобразователя при средних температурах и соответственно, .

Разность между средними температурами и должна быть не менее чем 40°С.

За результат определения температурного коэффициента преобразователя принимают среднеарифметическое значение плотности, вычисленное по результатам не менее чем 10 опытов с различной средней температурой преобразователя.

Значение калибровочного коэффициента преобразователя теплового потока при температуре испытаний с, , вычисляют по формуле

,

где - градуировочный коэффициент преобразователя, найденный при температуре градуировки, ;

- температурный коэффициент изменения градуировочного коэффициента преобразователя, ;

- разность между температурами преобразователя при измерении и градуировке, °С.

А.3 Температурные датчики

Метод калибровки должен быть таким, чтобы разность температур двух датчиков определялась с точностью, превышающей %, и эту температуру можно было измерить с точностью более 0,5°С. Если разность температур получают вычитанием двух температур, датчики следует калибровать с точностью °С.

Поверхностные и воздушные температурные датчики калибруют для нескольких температур в диапазоне применения (обычно от минус 30°С до плюс 50°С) в подвижной среде (например, вода или воздух), в изолированном от эталонного термометра, точность которого превышает 0,1°С, контейнере.

Влияние напряжений и электромагнитного излучения (солнечного и теплового излучения, радиоволн частотой от 50 до 60 Гц) на приемлемых уровнях следует исследовать и устранять, если изменения превышают упомянутую выше точность.