符合AMS 2750D标准的温度传感器的研制与应用

　　简述美国标准AMS 2750D 中系统准确度测试传感器、炉温均匀性测试传感器、控制温度传感器及负载传感器的性能、用途、分类与选择，以及在线原位校准的优点。详细探讨符合美国标准要求的温度传感器的研制与应用。结果表明，作者研制的2750D 用温度传感器，完全满足美国标准要求。

　　Nadcap 是专门对航天工程等相关行业特殊产品及工艺进行审定与认证的。目前世界领先的航空企业，如空客、波音等45 家企业均为Nadcap成员。获得Nadcap 认证，表明该企业已达到当今世界上最为严格的行业标准要求。我国已有沈飞、黎明公司等26 家企业取得Nadcap 认证。中国电子科技集团公司第二研究所、北京七星华创电子股份有限公司、江苏丰东热技术股份有限公司等已开始贯彻执行2750D。作者自2008 年起在国内率先为已取得Nadcap 认证单位提供温度传感器。实践证明作者研制的温度传感器，可以满足2750D 要求，不必进口。

美国AMS 2750D 标准简介

　　美国AMS 2750D 标准同国际上通用标准比较，应该承认它是当今世界在高温测量领域，最为严格、准确度最高、最为完善的标准，也是高温测量领域的指导标准。其应用范围越来越大，我国也准备制定相应的标准。

温度传感器分类

　　(1) 依据温度传感器的性能分类：温度传感器的性能，校准，允差及用途见表1。

　　(2) 依据温度传感器的结构分类：

　　① 易损型传感器：所谓易损型传感器是由陶瓷或塑料编织绝缘的传感器，与包覆热电偶相似。但将其译成消耗式热电偶[2]是不妥当的，因为消耗型热电偶是“用于测量金属熔体温度的，一般为一次性使用的微型热电偶”。

　　② 耐用型传感器：耐用型传感器又分为装配式温度传感器与铠装热电偶。

　　装配式温度传感器，通常是指可拆卸的工业热电偶，即热电极组件可从保护管中取出的工业热电偶。热电极组件是由一对或多对热电极与绝缘物构成的组件。为防止环境有害影响，热电偶组件要装入保护管内。总之，装配式温度传感器是指热电偶组件或带有保护管、热电极组件可拆卸的工业热电偶。

　　铠装热电偶，将热电偶丝用无机物绝缘、金属管封装，压实成可绕性的坚实体的铠装热电偶电缆，由铠装热电偶电缆制成的热电偶称铠装热电偶。

系统准确度测试传感器的研制

　　(1) 系统准确度测试传感器的特点与研制

　　① 准确度更高，可溯源：在2750D 标准中，该种测试传感器对准确度的要求与Ⅰ、Ⅱ级标准相同，较炉温均匀性、控制及负载传感器的准确度要求高。S、R 型为±0.6℃或±0.1%t，N 型为±1.1℃或±0.4%t。

　　② 研制：在开发与研制过程中，发现目前国产铂铑热电偶丝难以全面满足2750D 要求，本公司采用进口丝材研制成系统准确度测试传感器经长城计量所检定结果无补偿导线的S 型传感器在1000℃的平均偏差仅为0.70℃, 完全符合2750D要求。

　　(2) 温度测量系统在线原位校准

　　当前，对于测温系统的校准有两种方式：分立元件检定与在线原位校准法，依据国家标准，目前只能对构成测温系统的元件及仪表分别进行检定，即必须将使用中热电偶从安装位置上取下来，送计量部门检定，不能对测温系统进行在线原位校准。

　　① 离线式分立元件检定法的弊端：检定合格的产品现场使用有时却不合格由于热电偶丝不均质及铠装热电偶的分流误差，易出现检定合格，使用不合格的现象;各元件检定均合格，组合成测温系统其误差却很大由K 型热电偶(Ⅱ级)、补偿导线(普通级)及数显仪表(0.5 级) 组成的测量系统，当t=1000℃时的综合误差计算结果为9.35℃，该系统误差无法满足II 类、甚至Ⅲ类热处理炉温度测量系统的技术要求。

　　② 在线原位校准：最近为江苏丰东热处理公司等制作48 支N型传感器(含补偿导线)，经长城计量所检定，其平均偏差(含补偿导线)仅为0.70℃，故该系统精度为1.22℃。

　　由此可见，该系统符合2750D 要求，其系统准确度可满足II 类热处理炉对测量系统的技术要求。有关在线原位校准的理念与实践，作者早在2750D 前提出并已在国内多家用户实施在线原位校准，目前正在扩大其应用领域。

负载传感器的研制

　　控制温度传感器虽然可以准确测量出炉内温度，但是，该温度却不是工件本身温度，特别是在升温或降温过程尚未达到热平衡时，两者差距很大。而且，随工件的材质、几何尺寸的不同而各异。因此，为了准确测量出被加热工件的温度，尤其是大型、重要工件，通常是将负载传感器固定在被加热工件上，准确提供热处理工件的实时温度。负载传感器的准确度要求较低，为±2.2℃或±0.75%t.相当于国产热电偶丝的Ⅱ级。

　　3 年来作者开发研制出符合2750D 标准的温度传感器200 多支，实践结果表明：①作者研制的温度传感器符合2750D 要求，不必进口。②3~6 类炉用控制温度传感器及负载传感器，即使采用国产热电偶丝制成传感器也可以满足2750D要求。③系统准确度测试传感器等所需热电偶丝材，国内还难以满足要求，尚需努力。