在2025年，隨著礦業市場的持續發展，礦用電纜的需求不斷增加。據相關數據統計，礦用電纜市場規模已達到300億元，年增長率保持在8%左右。礦用電纜的安全性能，尤其是其阻燃性能，對於保障礦下作業的安全性至關重要。然而，目前國內在礦用電纜負載燃燒試驗機的校準方面仍缺乏有效手段。本文深入分析了影響礦用電纜阻燃測試結果的核心計量性能指標，並開發了一套校準方法，以確保測試結果的準確性和可靠性，提升礦下作業的安全標準。

  一、礦用電纜負載燃燒試驗機的重要性

  《2025-2030年中國礦用電纜市場專題研究及市場前景預測評估報告》礦用電纜負載燃燒試驗機在評估礦用電纜及非金屬電纜中間接頭的負載燃燒性能方面起著重要作用。其測試結果直接影響礦下作業的安全性。在實驗室中，礦用電纜的阻燃性能通常由負載燃燒試驗機進行檢測。試驗機需要獲得特定的電流、溫度等試驗條件，並精確計時，以判定試件是否合格。因此，一旦試驗機的工作電流、燃燒溫度或計時等計量性能出現偏差，就可能導致試驗電纜的實際耐火性能與測試結果不符，進而威脅生產安全。

  二、礦用電纜負載燃燒試驗機的校準方法

  (一)計量特性

  礦用電纜市場情況分析根據相關標準和實際試驗需求，確定以下計量特性指標：工作電流的最大允許誤差為±5%;試驗溫度的測量範圍涵蓋205℃點，最大允許誤差為±2℃;計時裝置的測量範圍應不小於4分鐘，最大允許誤差為±2秒。

  (二)校準條件

  在進行校準前，應確保滿足以下環境條件：環境溫度應在-15℃至45℃之間，相對濕度應在30%至80%之間，供電電源電壓應為380V±38V，頻率應為50Hz±1Hz。校準過程中所需的測量標準器具包括：標準電流互感器、數字電流表、干體爐和秒表。這些設備在校準前應完成量值溯源，並確保量值符合要求。

  (三)校準項目和校準方法

  1.工作電流設定誤差

  在試驗機的工作電流量程內均勻選取5個測量點，包含最大電流點。將試件穿過標準電流互感器線圈後，連接到試驗機的電控箱電路中，再將互感器的二次側連接至數字電流表。啟動電控箱，設定輸出電流至第一個測量點，待數值穩定後，記錄數字電流表顯示的標準電流值。通過試驗機設定的輸出電流減去標準電流示值，即可計算出工作電流的設定誤差。

  2.試驗溫度測量誤差

  設定干體爐溫度為205℃，將試驗機的測溫探頭插入干體爐中。待干體爐溫度穩定後，記錄試驗機的溫度儀表示值及干體爐的溫度測量示值。將兩者的差值作為單次試驗的溫度測量誤差。連續進行3次測量，並將3次測量的溫度誤差平均值作為最終的測量結果。

  3.燃燒和續燃計時誤差

  測量燃燒時間計時器的計時誤差。設定試驗機的燃燒時間為60秒並運行。當燃燒時間計時器啟動時，同時啟動秒表開始測量燃燒時間。當達到設定的燃燒時間時，燃燒計時器停止計時，此時記錄秒表顯示的時間，作為燃燒時間的實測值，同時記錄燃燒時間計時器的顯示時間。通過計算這兩個值之間的差值，得到燃燒時間計時器的計時誤差。

  測量續燃時間計時器的計時誤差。當燃燒計時器結束計時後，續燃計時器開始運作。此時，再次按下秒表開始測量續燃時間，當續燃計時器達到240秒時，同時停止秒表和續燃計時器，記錄續燃時間和秒表上顯示的續燃時間實測值。通過計算這兩個值之間的差值，得到單次續燃時間計時器的計時誤差。

  將上述兩個步驟分別重複測量3次，並計算3次測量結果的算術平均值，作為燃燒時間和續燃時間計時器的計時誤差。

  三、礦用電纜負載燃燒試驗機校準結果的不確定度評定及方法驗證

  (一)工作電流設定誤差不確定度評定

  測量方法：選擇6mm²的三芯電纜，連接校準電路。根據標準查表，得到對應的測試電流為162A。啟動電控箱，將輸出電流設置為162A，待電流穩定後，記錄數字電流表顯示的數值。

  測量模型：工作電流設定誤差的測量模型如公式(1)所示。

  合成方差和靈敏係數：合成方差用於量化多個不確定度分量對總不確定度的貢獻。對於工作電流設定誤差ΔI，其合成方差u²c(ΔI)可以通過公式(6)計算。

  各輸入量的標準不確定度分量評定：由於試驗機設定電流恆為常數，可將u(I)視作為0，此處僅考慮由標準器引入的標準不確定分量u(I′)。

  合成標準不確定度uc(ΔI)：將以上各不確定度分量代入公式(6)，得出合成不確定度uc(ΔI)=1.3A。

  不確定度U：若取包含因子k為2，則擴展不確定度U=kuc(ΔI)=2×1.3=2.6A，相對擴展不確定度Urel(ΔI)=U/I×100%=2.6/165.5×100%=1.6%。

  (二)試驗溫度測量誤差不確定度評定

  測量方法：將恆溫槽溫度設定為205℃，將被校試驗機的測溫探頭與標準水銀溫度計一同插入恆溫槽中。待溫度穩定後，記錄被測溫度儀表和標準水銀溫度計的示值。

  測量模型：試驗溫度測量誤差的測量模型如公式(3)所示。

  合成方差和靈敏係數：對於試驗溫度測量誤差Δt，其合成方差可以通過公式(13)計算。

  各輸入量的標準不確定度分量評定：被校試驗機溫度示值分散性引入的標準不確定度分量u(tb)和干體爐引入的標準不確定度u(td)。

  合成標準不確定度uc(Δt)：將以上各不確定度分量代入公式(13)，得出合成不確定度uc(Δt)=0.22℃。

  擴展不確定度U：若取包含因子k為2，則擴展不確定度U=kuc(Δt)=2×0.22≈0.5℃。

  (三)燃燒計時誤差不確定度評定

  測量方法：將試驗機的燃燒時間設定為60秒，然後運行試驗機。燃燒時間計時器開始計時，同時啟動秒表。當達到設定的燃燒時間時，燃燒計時器停止計時，同時停止秒表。最後，記錄秒表上顯示的燃燒時間實測值。

  測量模型：燃燒計時誤差的測量模型如公式(5)所示。

  合成方差和靈敏係數：燃燒計時誤差ΔT的合成方差可按公式(19)計算。

  各輸入量的標準不確定度分量評定：由於試驗機顯示時間恆定為60秒，試驗機計時器引入的不確定度分量u(T)可忽略不計，僅考慮由標準器引入的標準不確定分量u(T′)。

  合成標準不確定度uc(ΔT)：將以上各不確定度分量代入公式(19)，得出合成不確定度uc(ΔT)=0.06秒。

  擴展不確定度U：若取包含因子k為2，則擴展不確定度U=kuc(ΔT)=2×0.06=0.12秒。

  (四)方法驗證

  研究結果顯示，根據上述不確定度評定結果以及本文2.1部分提及的計量特性指標，工作電流設定誤差、試驗溫度測量誤差、計時誤差的擴展不確定度與各自最大允許誤差絕對值之比，均滿足小於或等於1∶3的要求。因此，採用本文提出的方法對礦用負載燃燒試驗機進行校準，該方法引入的不確定度分量影響較小，可忽略不計，從而證明該方法適用且有效。

  四、結論

  礦用電纜燃燒試驗是評估礦用電纜在火災條件下燃燒性能和安全性能的重要測試手段。本文針對礦用電纜負載燃燒試驗機的電流、溫度及時間等關鍵計量參數，提出了針對性的校準方法。這一校準方法的提出，有助於完善礦用電纜阻燃性能參數的量值溯源體系，提升礦井安全管理水平，推動礦用電纜燃燒試驗機行業的技術進步和質量提升，具有重要的社會價值和經濟價值。