一、修订背景
在JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范修订之前，廉金属热电偶(以下简称“热电偶”)的检测依据是JJG351-1996工作用廉金属热电偶检定规程。
为什么工作用廉金属热电偶检定规程要修订为JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范?
1、2010年后，我国颁布实施了GB/T 16701-2010《贵金属、廉金属热电偶丝热电动势测量方法》、GB/T30429-2013《工业热电偶》等国家标准，在相关内容上发生了变化。
2、1997年我国颁布实施的“规程”中，已有一些内容不适合现今的热电偶检测工作。其中恒温设备(管式炉)在满载检测时，炉内均匀温场的温差，实际上达不到国家标准和原“检定规程”的要求，无法解决管式炉温场带来的影响，亟须提高热电偶整套装置的测量能力。
3、长期使用的热电偶由于热电极晶格发生变化，引起均匀性的改变。那么原JJG351-1996工作用廉金属热电偶检定规程对新制的和使用中的热电偶用同一个允差判定原则，来判定合格与否是不完全合理的。
4、检测时，热电偶插入管式炉的深度约300mm，与现场使用时插入测温区深度不一致。
5、随着科技的发展，很多现场使用计算机软件程序或智能温控仪，对经过检测的热电偶不定级别进行修正后，仍在现场使用。基于上述原因，我院申请将JJG351-1996工作用廉金属热电偶检定规程修订为JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范。
二、修订过程
根据国家质检总局质检办量函[2014]79号文件，受全国温度计量技术委员会委托，由辽宁省计量科学研究院负责起草，国防科技工业第一计量测试研究中心等参加起草，经过调研、试验、形成初稿、征求意见、审定、报批等环节，完成JJG351-1996工作用廉金属热电偶检定规程的修订，修订后的JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范于2017年9月26日由国家质检总局发布，并自2018年3月26日起实施。
三、主要内容与恒温设备技术指标的说明
1、范围
在JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范中规定了被校热电偶长度，从测量端算起不小于500mm。在起草过程中，起草小组对多支不同长度的热电偶，在不同校准温度点进行了试验。其中，热电偶长度为400mm示值的变差(校准点800℃，与长度为750mm的示值比较)最大为-1.84℃，变差较大。长度不小于500mm示值的变差相对小(最大为-0.3℃)。所以，在JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范中规定对被校热电偶长度不小于500mm。
2、计量特性
热电偶的热电动势和温度示值偏差等内容：
①热电偶的热电动势表征其热电特性。
②热电偶的温度示值偏差JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范提供了1级、2级热电偶允许偏差范围(见规范表1)。有些热电偶热电极信号输出端需接补偿导线，在被校热电偶热电动势计算公式中增加了补偿导线修正值这个参数(见规范7.4.1)。
③增加了标准铂电阻温度计作测量标准时，被校热电偶热电动势和温度示值偏差计算公式。
④JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范中为什么新制热电偶校准前不进行退火？在热电偶的相关标准中，规定新制热电偶退火后再进行示值的校准。针对这个问题，起草小组选取了不同型号热电偶，在不同的校准温度点进行了退火前、后(一次、二次退火)示值的大量试验，无论是第一次还是第二次退火后的示值与退火前的示值比较，最大变差约为允差绝对值的十分之一。试验结果表明，如果偶丝材料出厂前能充分退火，新制热电偶退火与否对校准结果影响不大。所以JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范略去新制热电偶校准前的退火工作。
3、廉金属热电偶校准条件
①环境条件
JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范要求电测设备工作的环境应符合其相应规定的要求；恒温设备的环境应无气流扰动。
②恒温设备
在JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范中300℃以上恒温设备(管式炉)应配置均温块，这是来源于管式炉放置“杯式”金属材料均温块的试验结果。这方面的试验数据，已形成试验报告上报原国家质检总局。
为使最高均匀温场满足热电偶校准的要求，起草小组设计了如图1所示的杯式金属均温块。经过大量试验得出的管式炉配均温块的指标见JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范表3。校准时，将均温块几何中心放在管式炉几何中心的位置上(管式炉空载时，最高均匀温场的指标至少满足JJG351-1996工作用廉金属热电偶检定规程要求)。
图1 杯式均温块放置在管式炉炉内的位置示意图
4、廉金属热电偶校准方法
①热电偶的热电动势校准
尽管热电偶的测量范围较宽，但受限于测量标准和恒温设备。所以，分温区进行校准。校准热电偶采用比较法，根据热电极直径选择至少3个校准温度点。校准时，将标准热电偶和被校热电偶的参考端与铜导线的一端连接，置入装有酒精或变压器油的玻璃试管内，再均匀地插入参考端恒温器内。如果被校热电偶电极信号输出端无法插入参考端恒温器内，可用补偿导线的一端与其连接，另一端与铜导线连接后，置入装有酒精或变压器油的玻璃试管内，再插入参考端恒温器内，插入深度均不小于150mm。铜导线的另一端通过转换开关与电测仪器连接。
②300℃以下温区热电偶的插入深度
JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范规定校准300℃以下温区热电偶时，测量标准和被校热电偶插入标准恒温设备的深度不应小于200mm。
③标准水银温度计(原二等)浸入深度对校准结果的影响
用标准水银温度计作测量标准时，浸入其上限或下限对热电偶(长750mm和500mm)校准结果的影响不大。这部分和条款②的试验在制定JJF1262-2010《铠装热电偶校准规范》时已经做过，本规范直接采纳。
④300℃以上温区热电偶的插入深度
标准热电偶套上高铝保护管和被校热电偶捆扎成束，插入管式炉杯式均温块中，测量端与孔底部接触，这样热电偶束插入深度约330mm。
修订后的JJF1637-2017有三个重点突破：一是新制的热电偶校准前不进行退火；二是300℃以下温区测量标准和被校热电偶插入深度200mm；三是采用管式热电偶检定炉放置杯式均温块，提高了径向温场和轴向温场的技术指标。本着科学、合理、可操作性强的原则，在大量试验的基础上科学地确定测量标准、配套设备的技术指标，使JJF1637-2017廉金属热电偶校准规范具有前瞻性，不至于使检测机构大范围地更换配套设备，既符合国情、满足量值溯源要求，又与国际接轨。
作者：侯素兰、王浩、高福生、徐霄峰
