航空材料热处理工艺中的热工仪表应用分析(2)

该系统工作原理是将控温仪和炉内控温传感器实现连接，根据热处理工艺要求合理设置控温仪的预定温度，控温仪接收控温传感器传来的信号，同时输出控制信号给继电器，根据工艺要求自动调整热处理炉的温度。记录仪则将炉内的温度变化等情况记录下来，一旦发生温度超出设定规定时报警仪根据设定的程序自动报警，并自动切断电源停止运行。

2.2 热工仪表在热处理工艺中的作用

热工仪表在航空材料热处理工艺中的作用是，确保热处理炉内的温度符合热处理工艺的要求，主要通过以下方式来实现：

2.2.1 仪表技术指标要求

为确保航空材料热处理炉内温度符合工艺要求，首先要求仪表技术指标必须满足标准要求。根据《热处理工艺质量控制》要求规定，用于温度测量、控制和记录检验的仪表必须要经过校验，确保其精确度以后才能投入使用。要求现场工艺使用的热工仪表其准确度不能低于0.05 级，现场使用的温度控制、记录等仪表的最大误差和检定周期需满足规定要求，然后根据检定周期将仪表送到检定部门校验。对于航空材料热处理而言，热处理炉对温度控制、记录仪表的允差在℃左右或实际读数的0.4%左右。对仪表进行检验的主要目的是为了检测该仪表在热处理炉中使用时是否安全稳定，最近一次检验的值和上一周期检验的值比较，两次差值绝对值应不大于2.2℃或读数的0.4%。

2.2.2系统精度检验要求

热处理系统对精度检验时，在热处理炉稳定的条件下开展，采用现场比较的方式，将仪器仪表、导线、传感器构成的系统显示温度和高等级测温系统温度读数数值进行比较，从而判断测量温度偏差是否在允许的范围内。对于航空材料热处理炉而言，其允许的温差应不大于2.2℃或实际读数的0.4%。根据《热处理工艺质量控制》规定，现场工艺仪表系统检验用的仪表的准确度不低于0.05 级，系统精度检测是为确保热处理炉内的每一个控制区域控制和记录的准确有效，系统误差是传感器、导线与仪表的误差总和，对于显示误差超过2.2℃的应进行修正，最大不能超过±6℃，若要临时更换工艺仪表和传感器，或者设备在经过修正和位移之后加热性能发生改变，检验工艺仪表并进行调整，则需要重新检验系统的精确度。

2.2.3 炉温均衡性测试

在热处理炉内温度稳定前后开展炉温均衡性测试，采用经过校验的测试仪表与传感器进行测试，测试炉内工作区域的温度变化。温度均衡性表现在数值上应该是所有测量位置中最高温度与最低温度和工艺设定温度之间的差值。炉温均衡性测试采用的仪表根据国家航空行业的规定，且准确度等级应不低于0.1级。

2.3 热工仪表校准结果不确定度评定

利用热工仪表记录、校准热处理炉温度时，其结果具有不确定性，对仪表校准的结果进行不确定度评估，可确定标准器与测量控制系统是否合理，对不确定度进行检定评估以及评估的结果可以为日常热处理工艺检定提供可靠依据。以三级热处理炉工艺控制为例，该热处理工艺对仪表的要求是，选用最高等级的仪表，并使用热工多产品校准仪器对标准器校准结果进行不确定度评估。通过检定点测量结果测量模型的建立，根据被检定点显示的温度值、标准仪器输出电量对应的被检定点温度值计算得到各个被检定点的示值误差，从而分析热工仪表校准结果的不确定度。

根据评定结果可知，不确定度主要来自以下几方面：①测量的重复性导致热工仪表校准结果存在不确定性；②被检表分辨率不高引起的不确定性；③标准器误差引起的不确定性；④环境因素，以及补偿导线等因素引起的不确定性。当测量重复，且仪表自身分辨率不高的情况下，标准偏差增大。实际测量时一般要求连续测量4 次，并以这四次测量结果的平均值作为最终的测量结果。因为被检表分辨率引入的标准不确定度，进行评定计算后得到分辨率下的示值误差。对于输入量标准仪器输入电量所对应的被检测温度值的标准不确定度，有标准器误差引起的，也有环境因素引起的，分别分析判断这两种误差，确定影响不确定度的主要因素。对于标准器误差引入的标准不确定度，因为标准仪表具有自动化补偿的功能，在被送检时和补偿导线一起被检定，对标准器输出的信号误差引入标准不确定度进行评定，根据对应于控温仪各个温度点的允许误差计算得到标准器误差引入的不确定度。对于环境因素引入的误差，在环境温度在规定范围内变化时，被检测校验仪示值变化、引线误差带来的误差估计很小，进行评定后估计温度是均匀分布的。补偿导线导致的标准不确定度，计算补偿导线修正值，即在标准温度下的扩展不确定度，检定是否会产生较大误差。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2021/0708/702.html