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钢轨测温计检定仪温场均匀性测量和分析

编辑:金沙官网        发布日期:2018-06-06        点击量:782

钢轨测温计(以下简称轨温计)是一种测量钢轨表面温度的测量仪器设备设备,检定时使用轨温计检定仪,检定仪工作台表面温度均匀性,与检定结果直接相关。根据JJG(铁道)140-2002;钢轨测温计检定规程;,针对新型的HWG-1高精度的轨温计检定仪,先容测试方法和测量过程,说明使用高精度轨温计检定仪,其温场的均匀性和长期稳定性,远远优于检定规程的要求,建议检定规程修订时,对于该类型的轨温计检定仪,检定前可省略5点温场均匀性的检查。

轨温计是测量钢轨表面温度的专用测温仪器设备设备。轨温计的检定是按照JJG(铁道)140-2002;钢轨测温计检定规程;(以下简称规程)进行检定。规程自2002年9月1日施行以来,已有4年多时间,由于受当时检定仪技术指标的限制,规程中要求轨温计检定仪温场均匀度应不大于0.4℃。随着科学技术的不断进步,近几年来已经研制出精度更高、性能更好的轨温计检定仪,如HWG-1型轨温计检定仪,此检定仪的主要技术指标为:

(1)检定台:

表面温场均匀性0.05℃;

最大偏差小于0.1℃。

(2)恒温槽:

温度波动度±0.01℃/10 min;

温场均匀性0.01℃。

该套检定仪是以高精度恒温槽为主体,配合检定台实现轨温计的检定。检定台的表面是使用导热性能极好的金属导热体〔导热系数大约在100 W/(m·℃)〕,所以温场均匀度做到了0.05℃以内,远远小于规程0.4℃的要求。通过理论分析和实验数据验证,使用该类检定仪对轨温计进行检定时,可以不进行检定前5个点位置温度均匀性检查(现行规程要求),直接进行轨温计检定。

根据轨温计检定仪温场的均匀性,可将检定仪分为2类:

(1)高精度:检定仪温场均匀度≤0.2℃;

(2)普通型:0.2℃<检定仪温场均匀度≤0.4℃。

下面就高精度检定仪温场均匀度测量进行分析和讨论。计量器具的检定是指查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序,包括检查、加标记和(或)出具检定证书。确认合格的校准证书,校准后的仪器如果判定合格后(严格意义校准是只出数据的),建议的校准周期为基本都是一年。

钢轨测温计检定仪温场均匀性测量和分析

高精度轨温计检定仪组成和温场测量

HWG-1型轨温计检定仪的外形见图1,检定台表面位置见图2,属于高精度检定仪。

根据规程的要求,5个点位置温度均匀性检查的测量位置见图3。分别测量工作面上的左上、左下、中、右上、右下,使用精密表面温度计测量,取5个位置温度最大与最小值之差为温场均匀度。

 

温场测量方法

检定台温场测量,属于表面温度测量。测量使用RCY-2A型自校式铂电阻数字测温仪(以下简称数字测温仪),如图1所示,测量传感器为Pt100铂电阻,探头带磁性,要求检定台表面有磁性。当探头吸合在表面时,探测器工作面和检定台表面接触总是有间隙,为了克服接触热阻的影响,在工作面之间加入少许工作液体,以减少接触热阻的影响。测量中为了减少空气流动对工作面温度的影响,在检定台上盖上有机玻璃材质盖。

每测量1个位置的温度,都要求轨温计检定仪的温度稳定在0.01℃/10 min,数字测温仪的数字变化<0.01℃/5 min,记录测量数据;移动到下一个位置,重复上述过程。

 

测量数据和结果

对HWG-1型轨温计检定仪温场均匀性进行了6个月4次测量,测量数据见表1。表1中的温度点为检定仪的设置温度,测量数据为数字测温仪的读数,均匀度为5点温度最大值和最小值之差,实验标准偏差为s,其定义为:

其中,qk为k次测量结果,为n次测量平均值。

测量结果:对于6个月4次测量,每次测量在-20~70℃之间选择相同的几个温度点,均匀度都在0.05℃之内。如果用标准实验偏差s表示温度均匀性,最大值为0.023℃。

以4次测量每次每个温度的平均值为基本数据,6个月的温度稳定性见表2。6个月温度稳定性最大为0.092℃,这其中包括数字测温仪的准确度,数字测温仪的准确度为0.1℃,因此,轨温计检定仪的长期稳定性通过6个月的实验考核,应优于0.092℃。

 

测量结果分析

按照规程的要求,轨温计检定仪表面温场均匀度≤0.4℃,每次检定前,首先测量5点温场均匀度,然后将标准放在最接近5点平均值位置上。那么,由温场所引入的标准不确定度分量u1为:

u1=0.4/2/=0.115℃

对于HWG-1型轨温计检定仪,温场均匀度指标和测量结果均为0.05℃,如果检定前不进行5点温场测量,标准和被检放在检定台表面的任意位置,由温场所引入的标准不确定度分量u1为:

u1=0.05/=0.03℃

用实验标准偏差表示见表1,最大为0.023℃,其温场均匀度引入的标准不确定度(对被测量值的不能肯定的程度)分量均小于规程的要求。因此检定前,均可不必做5点温场测量,标准和被检可放在检定台表面任意位置,均能满足规程要求.

对于温场均匀度≤0.2℃的高精度检定仪,如果不进行5点温场测量,标准和被校放在检定台表面任意位置,由于温场均匀性所引入的不确定度(对被测量值的不能肯定的程度)分量u1为:

u1=0.2/=0.115℃

(2)值相同,因此,对于高精度检定仪,均可不必在检定前做5点温场测量,均能满足规程的要求。

 

结论

根据JJG(铁道)140-2002钢轨测温计检定规程;4.1.2.2;要求,检定轨温计每个点之前,先用精密温度计对5个点位置温度进行检查,将精密温度计吸附在最接近5点平均值的位置上,再进行其它项目检定,因此检定中大量的时间均耗费在5点温场的测量上。校准证书是指仅对数字压力表进行计量校准,不是法定要求。

通过上述实验数据和不确定度(对被测量值的不能肯定的程度)分析,使用高精度钢轨测温计检定仪,每个温度点检定之前,可以不必进行5点温场测量,其检定结果均优于检定规程的要求,这样会大大简化检定过程,节省时间,提高检定效率。建议在修改规程时,考虑使用轨温计检定仪的类型。对于普通型轨温计检定仪,仍然沿用5点温场测量;对于高精度检定仪,省略检定前的温场测量,将温场测量的间隔时间修改为半年或1年,对检定进行质量监控。

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