如何解決灼熱絲試驗結果偏離的問題

摘要： 針對灼熱絲試驗中試驗結果出現偏離的現象，本文對其造成原因進行了研究和分析，以使進一步規范灼熱絲檢測，共同提高灼熱絲試驗技術水平。

關鍵詞： 灼熱絲試驗；灼熱絲試驗儀；實驗結果偏差；解決方法

灼熱絲試驗是檢驗材料是否耐燃的主要測試項目，在很多電氣安全標準中均涉及到了該試驗，例如家電電氣安全標準GB4706.1、IEC60335、燈具電氣安全標準GB7000.1、IEC60598等，由此可見其重要性。然而由于該試驗主要通過灼熱絲試驗裝置進行，因此一些檢測機構尤其是許多企業實驗室普遍認為該測試項目較為簡單，造成試驗結果偏離的因素較少，導致一些實驗室人員對灼熱絲試驗過程中一些隱性問題關注不足存在測試結果出現重大偏離的現象。針對這一現象，筆者對導致灼熱絲試驗過程中影響結果偏離的易忽視因素進行了梳理。

　　結果偏離現象

　　灼熱絲試驗在上述試驗要求下，試驗合格的判定準則主要為：①樣品無火焰或不灼熱;②樣品產生火焰或灼熱，但在灼熱絲移去后30s內自行熄滅，且熔融物未點燃鋪底層上的絹紙。

　　在日常檢測活動中，該試驗項目出現結果偏離的現象主要表現為不同的實驗室對同一塊材料進行試驗時得出了不同的材料起燃點，從而得出了截然不同的檢測結論。

　　結果偏離原因分析

　　通過試驗原理可以看出，灼熱絲試驗的實施主要依賴于測試裝置來進行，試驗操作相對比較簡單，因此一些試驗人員認為該檢測項目出現結果偏離的原因主要集中于樣品預的處理、樣品的裝夾位景和試驗時的環境。其實這種認為并不全面，在灼熱絲試驗中除上述關注要點之外還有多個環節會對測試結果是否偏離起著至關重要的影響，分析如下：

　　1、設備功能配置錯誤

　　當被試樣品觸及灼熱絲時。灼熱絲溫度會有一個明顯的先降后升的過程。為了解決這一問題，有些國外灼熱絲試驗裝置制造商在早期制造的試驗裝置中裝有了用于保持溫度穩定的反饋裝置，以使試驗設備在進行灼熱絲試驗的整個過程中灼熱絲溫度是恒定的。隨著標準的不斷完善，這種做法在標準中予以了否定。在現行的GB/TSl69.10-2006、IEE50590-2-10:2000標準5.1中明確規定“在試驗裝置加熱電路中不應有用于保持溫度的反饋裝置或反饋回路”。

　　然而有些實驗室對早期購置的帶溫度反饋裝置的灼熱絲試驗裝置未能按標準要求進行改進。致使用于保持溫度的反饋裝置仍被繼續使用。根據統計，雖然在先降后升過程中下降值和回升值的多少會隨預定試驗溫度的不同而有所不同，但在這一過程中下降溫度一般會比預定溫度下降100℃左右，回升后溫度會超過預定溫度20℃左右。因此如果使用帶有溫度恒定裝置的灼熱絲試驗設備進行測試無疑是加嚴了測試條件，會導致測試結果出現嚴重偏離。

　　2、灼熱絲供電電壓波動的影響

在灼熱絲試驗中，灼熱絲溫度主要依靠電流大小，因此電流與溫度之間的關系呈線性狀態(見圖1)。通過公式：

　　式中：

　　D-每安培電流可升溫度值;

　　T_被計數點的對應溫度值;

　　I一被計數點的對應電流值;

　　n一參與計數點的總個數。

　　計算可得出D≈740℃/A。

　　同時我們可以通過公式I=U/R，并以圖l中750℃試驗溫度點電流I為100.5A時為例：當R值不變。電壓U波動5%時，此時電流I也會波動5%。即電流波動為5.025A，通過與D值的換算，獲得數值為37.185℃。

　　通過舉例，我們可以發現，在750℃試驗溫度點時。電壓波動± 5%，可導致溫度波動達±37℃左右，已遠遠超出GB/T5169.10-2006、IEC60590-2-10：2000標準中試驗溫度允許波動±15℃的規定。同時我們還可以看出，同樣在電壓波動± 5%情況下，隨著試驗溫度的提高，溫度波動將更大。因此不對灼熱絲供電電壓波動進行控制，也會導致測試結果出現嚴重偏離。

　3、設備計量和自校不全面

　　灼熱絲試驗裝置的校驗在GB/T5169.10-2006、IE(T32590-2-10.2000標準6.2中對校驗有兩個方面的規定。一個是灼熱絲頂部的校驗，主要內容是需對灼熱絲頂部尺寸進行驗證;另一個是溫度測量系統的校驗，主要內容是提供灼熱絲試驗裝置中溫度測量系統的、校驗方法即“銀箔法”。

然而，目前有些實驗室在理解并執行該段標準要求時存在斷章取義的現象，主要表現為有些實驗室對灼熱絲試驗裝置在計量方面不進行外檢，而是采用自校的方式，并且自校的方法僅使用“銀箔法”進行。對于這種做法，筆者認為自校是可以的，但是僅用“銀箔法”進行自校是不妥的。因為“銀箔法”只對試驗裝置溫度測量系統進行了校驗，而忽略了灼熱絲頂部尺寸尤其是熱點偶放置位置對灼熱絲測試結果影響的重要性。在GBITSl59,10—2006、IEC60590-2-10：2000標準中明確規定灼熱絲頭部表面與熱電偶的距離應為0.6 ±0.2mm(見圖2)。

為了研究熱電偶放置位置對測試結果的影響，曾做了試驗進行了驗證。使用同一臺灼熱絲試驗裝置和灼熱絲，將熱點偶的放置位置發生變動。分析灼熱絲工作點溫度變化情況。實驗時先放置在0.56mm處然后放置在l.49mm處，并分別在測試前都同樣先使用“銀箔法”進行自校，然后對同一被試樣品進行測試。但得到的測試結果卻差異較大，具體結果如下：

　　通過上表可以看出，當熱電偶放置位置距離相差0.93mm時，同一塊被測試樣品的起燃點將相差50℃。原因是灼熱絲頭部表面與熱電偶距離越遠，實際灼熱絲的溫度就越高于熱電偶顯示的溫度。

　　因此在進行自校時僅用“銀箔法”而不對灼熱絲頭部表面與熱電偶距離進行自校同樣會導致測試結果的嚴重偏離，從而直接影響測試結果的準確性。

　　4、設備操作與維護不當

　　有些試驗人員在使用不帶保持溫度的反饋裝置的灼熱絲試驗裝置進行灼熱絲試驗，當溫度波動時采用了手動補償的方法，這一操作動作對測試結果產生的嚴重影響與本文中2.1描述相同。同時，在灼熱絲試驗后使用鋼刷對灼熱絲進行清理時，一些試驗操作人員不注意熱電偶的位置，無意之中使灼熱絲頭部表面與熱電偶的距離加大導致測試結果偏離。另外，在灼熱絲試驗裝置中灼熱絲與熱電偶為易耗品，據統計頻繁使用的熱電偶平均使用2個月左右后即會被毀壞，因此應密切注意灼熱絲與熱電偶是否有損，有損的灼熱絲與熱電偶同樣也會導致測試結果偏離。

　　解決方法

對帶有用于保持溫度的反饋裝置的灼熱絲試驗裝置應拆除反饋裝置。對于灼熱絲供電電壓應進行穩壓處理。在對灼熱絲試驗裝置進行自校時，對熱電偶放置位置也應進行校驗。同時加強試驗人員的培訓，規范在試驗過程中和試驗完畢后的清理操作程序。另外應密切注意灼熱絲與熱電偶的是否有損，并在更換后應按上述的校驗注意要求進行校驗。

總結

本文介紹了灼熱絲試驗中試驗結果出現偏離的現象，并具體分析了該現象的原理及解決辦法。