多功能校驗儀校準數字溫度計校準方法探討

一、溫度范圍的界定
JJG130-2004《工作用玻璃液體溫度計》檢定規程規定玻璃液體溫度計的測量范圍為-60℃～+300℃。而數字溫度計由于傳感器類(lèi)型的不同，測量范圍比較廣，在多功能校驗儀校準數字式溫度計的校準過(guò)程中，如果傳感器采用相應的熱電偶，溫度可以達到1000℃，標準器采用二等標準鉑電阻溫度計，制冷恒溫槽溫度zui低可以達到-80℃，而干體爐溫度可達600℃?？紤]到這些因素，將數字式溫度計的校準測量范圍定為-80℃～+600℃。

二、校準條件
1.環(huán)境條件
數字式溫度計可在溫度為15℃～35℃，相對濕度≤80%的環(huán)境條件下使用多功能校驗儀進(jìn)行校準。
采用電池供電的數字式溫度計，校準時(shí)電壓應在溫度計能夠正常工作的范圍之內；使用熱電偶作溫度傳感器的溫度計需遠離熱源，環(huán)境溫度應相對穩定。
2.標準器及配套設備選擇
選用的原則是:校準時(shí)，由多功能校驗儀標準器及配套設備引入的擴展不確定度U（k=2）應小于被校溫度計允許誤差值的1/3。
（1）標準器（見(jiàn)表1）

1 標準器

注:與標準器配套的電測設備應滿(mǎn)足相應的要求。
（2）配套設備（見(jiàn)表2）

表2 配套設備


三、校準項目和校準方法
1.外觀(guān)檢查
數字溫度計的外觀(guān)用目測法檢查。主要檢查其外形結構是否完好，說(shuō)明功能的文字符號、標志、圖形、數字和物理量代號等是否符合相應的標準，是否清晰、端正；表面是否有明顯的凹痕、外傷、裂縫和變形等現象，金屬件是否有銹蝕及其他機械損傷；各部位開(kāi)關(guān)、按鍵操作是否靈活可靠；傳感器封裝是否密封良好，引線(xiàn)接插件是否接觸良好，傳感器所使用的保護管及引線(xiàn)是否能承受相應的使用溫度等。

2.顯示功能的檢查
接通電源，檢查溫度計各部位開(kāi)關(guān)、按鍵操作是否靈活、可靠，是否具有說(shuō)明書(shū)中所描述的各項功能。

3.絕緣電阻的檢查
校準時(shí)，對使用交流電源供電的數字式溫度計進(jìn)行該項檢查，對于供電電源為（50～250）V范圍內的溫度計，采用額定直流電壓為500V的絕緣電阻表，供電電源小于50V的溫度計采用額定直流電壓為100V的絕緣電阻表。當電源開(kāi)關(guān)處于接通位置時(shí)，將各電路本身端鈕短路。在環(huán)境溫度為15℃～35℃、相對濕度為45%～75%的條件下，數字式溫度計的電源端子-外殼、傳感器-電源端子之間的絕緣電阻應不低于20MΩ，測量時(shí)，應穩定5s，讀取絕緣電阻值。

4.絕緣強度的檢查
校準時(shí)，對使用交流電源供電的數字式溫度計進(jìn)行該項檢查，為保護數字式溫度計在試驗時(shí)不被擊穿損壞，采用具有報警電流設定的耐壓試驗儀。設定值一般為10mA，以是否報警作為判斷絕緣強度合格與否的依據。
當電源開(kāi)關(guān)處于接通位置時(shí)，將各電路本身端鈕短路，在環(huán)境溫度為15℃～35℃，相對濕度為45%～75%的條件下，在數字式溫度計的電源端子-外殼、傳感器-電源端子之間施加表3所規定的頻率為50Hz的試驗電壓，保持1min，應不出現擊穿或飛弧現象。檢查時(shí)，試驗電壓應從零開(kāi)始增加，在（5～10）s內平滑均勻地升至試驗電壓規定值（誤差不大于10%），保持1min后，平滑均勻地降低電壓至零，切斷試驗電源。

表3 試驗電壓


5.示值誤差校準
校準點(diǎn)應均勻分布在整個(gè)測量范圍的整十或整百點(diǎn)上，包括零點(diǎn)和測量范圍上、下限在內，不得少于5個(gè)點(diǎn)。在特殊情況下，可根據用戶(hù)要求選擇校準點(diǎn)。
數字式溫度計在校準前應預熱15min以上。對具有外部“調零”及“調滿(mǎn)度”的溫度計，允許在預熱后進(jìn)行調整，使零位和滿(mǎn)度值均符合數字式溫度計的技術(shù)要求，但是在多功能校驗儀校準過(guò)程中不允許調整。
使用多功能校驗儀校準時(shí)先校準零點(diǎn)，然后分別向上限值或下限值逐點(diǎn)進(jìn)行校準。
零點(diǎn)示值的校準可在冰點(diǎn)器或低溫槽中進(jìn)行，將數字式溫度計傳感器插入冰點(diǎn)器或低溫槽中，使用冰點(diǎn)器時(shí)其工作端距冰點(diǎn)器底部、器壁不得小于20mm，待示值穩定后方可讀數。
300℃以下（含300℃）各溫度點(diǎn)的校準在恒溫槽中，采用比較法進(jìn)行。將溫度傳感器直接插入溫度源內與標準器示值進(jìn)行比較。溫度源恒定溫度偏離校準點(diǎn)不得超過(guò)±0.2℃（以標準器示值為準）。溫度計和標準器在恒定的溫度源中保持10min后方可讀數。對于分辨力為0.01℃～0.1℃的數字式溫度計，按“標準→被校1→被校2→……→被校n”，然后再“被校n→……→被校2→被校1→標準”的順序，進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)的測量；對于分辨力為0.1℃以下的數字式溫度計，按以上順序進(jìn)行一個(gè)循環(huán)的測量，分別計算算術(shù)平均值，得到標準器和被檢數字式溫度計的示值。讀數過(guò)程中溫度源溫度應相對恒定，整個(gè)讀數過(guò)程中，溫度源溫度變化不得超過(guò)0.04℃。

用恒溫槽作為校準用溫度源，將不具備防水性能的傳感器放置于干燥玻璃試管中，玻璃試管的內徑應與傳感器直徑和寬度相適應。校準時(shí)，將裝入傳感器的玻璃試管插入恒溫槽介質(zhì)中，用棉花塞緊管口以消除玻璃試管內空氣的對流。
300℃以上各溫度點(diǎn)的校準:對于300℃以上、分辨力高于0.1℃的數字式溫度計，本文暫不作探討。將溫度傳感器直接插入干體爐內與標準器示值進(jìn)行比較。溫度源恒定溫度偏離校準點(diǎn)不超過(guò)±0.2℃（以標準器示值為準）。溫度計和標準器在恒定的溫度源中保持15min后方可讀數。對于分辨力為0.1℃及以下的數字式溫度計，按“標準→被校1→被校2→……→被校n”，然后再“被校n→……→被校2→被校1→標準”的順序，進(jìn)行一個(gè)循環(huán)的測量，分別計算算術(shù)平均值，得到標準器和被檢數字式溫度計的示值。整個(gè)讀數過(guò)程中，溫度源溫度變化不得超過(guò)0.04℃。
溫度源用校準爐校準時(shí)，將溫度計傳感器和標準器插入均熱塊插孔中，插入深度相同，均熱塊插孔直徑應與傳感器和標準器的直徑相適應。

6.示值誤差的計算
（1）采用標準水銀溫度計作標準器時(shí)，示值誤差計算如下:
Δt=tb-ts
ts=td+tz
式中:Δt——數字式溫度計的示值誤差，℃；tb——被校數字式溫度計的示值平均值，℃；ts——溫度源實(shí)際溫度，℃；td——標準水銀溫度計的示值平均值，℃；tz——標準水銀溫度計證書(shū)上給出的示值修正值，℃。

（2）采用標準鉑電阻溫度計作標準器時(shí)，示值誤差計算如下:
Δt =tb-ts
ts=t+（Rt/Rtp-Wt）/（dWt/dt）
式中:Δt——數字式溫度計的示值誤差，℃；tb——被校數字式溫度計的示值平均值，℃；ts——溫度源實(shí)際溫度，℃；t——標稱(chēng)溫度值，℃；Rt——標準鉑電阻溫度計在溫度為t時(shí)讀出的電阻平均值，Ω；Rtp——標準鉑電阻溫度計在三相點(diǎn)測得的電阻值，Ω；Wt——標準鉑電阻溫度計證書(shū)上給出的當溫度為t時(shí)的電阻比；dWt/dt——標準鉑電阻溫度計證書(shū)上給出的當溫度為t時(shí)的電阻比隨溫度的變化率，/℃

（3）采用標準熱電偶作標準器時(shí)，示值誤差計算如下:
Δt=tb-ts
ts=t+（et-et′）/（det/dt）
式中:Δt——數字溫度計的示值誤差，℃；tb——被校數字式溫度計的示值平均值，℃；ts——溫度源實(shí)際溫度，℃；t——標稱(chēng)溫度值，℃；et——標準熱電偶在校準溫度t附近測得的熱電勢平均值，mV；et′——標準偶證書(shū)上給出的當溫度為t時(shí)的熱電勢值，mV；det/dt——標準偶證書(shū)上給出的當溫度為t時(shí)的微分熱電動(dòng)勢值，mV/℃。

四、結束語(yǔ)
鑒于目前國家還沒(méi)有數字式溫度計計量校準規范，筆者根據自己對數字溫度計的理解及長(cháng)期從事多功能校驗儀溫度計量工作的經(jīng)驗，參考相關(guān)技術(shù)規范，在長(cháng)達4年的時(shí)間里進(jìn)行了大量的試驗，結果表明，在目前的條件下完全可以開(kāi)展數字式溫度計的校準工作。希望本文對多功能校驗儀校驗數字式溫度計的校準方法的研究能給廣大溫度計量工作者提供參考和幫助。

多功能校準器校準方法探討數字溫度計


5。指示誤差校準
校準點(diǎn)應均勻分布在整個(gè)測量范圍的全部十或百個(gè)點(diǎn)上，包括零點(diǎn)、測量范圍的上限和下限，且不得少于五個(gè)點(diǎn)。在特殊情況下，可以根據用戶(hù)要求選擇校準點(diǎn)。校準前，應對
數字公式溫度計預熱超過(guò)15分鐘。有外在的& ldquo零&rdquo。還有。全尺寸& rdquo。預熱后允許調整的溫度計，使零位和整數值符合數字公式溫度計，但多功能校準器的校準過(guò)程中不允許調整。
使用多功能校準器校準時(shí)，首先校準零點(diǎn)，然后分別在上限或下限逐點(diǎn)校準。
零指示值的校準可以在低溫觀(guān)測儀或低溫儲罐中進(jìn)行。將數字型溫度計傳感器插入低溫觀(guān)測儀或低溫儲罐。使用冰點(diǎn)降低儀時(shí)，其工作端離冰點(diǎn)降低儀底部和冰點(diǎn)降低儀壁不小于20毫米。讀數只能在指示值穩定后進(jìn)行。
低于300℃(包括300℃)的每個(gè)溫度點(diǎn)的校準在恒溫浴中通過(guò)比較法進(jìn)行。溫度傳感器直接插入溫度源，并與標準裝置的指示值進(jìn)行比較。溫度源的恒溫與校準點(diǎn)的偏差不得超過(guò)±。0.2℃(以標準裝置指示的值為準)。溫度計和校準器在恒溫源中保持10分鐘后才能讀取。對于分辨率為0.01℃-0.1℃的數字公式溫度計，按& ldquo標準普爾。1 & rarr2 & rarr& hellip& hellip& rarrN&rdquo。，然后& ldquoN & rarr& hellip& hellip& rarr2 & rarr1 & rarr標準與現狀。兩個(gè)測量周期的順序；對于分辨率低于0.1℃的數字公式溫度計應按照上述順序進(jìn)行一個(gè)測量周期，并分別計算算術(shù)平均值，以獲得校準品和被測數字公式溫度計的指示值。讀取過(guò)程中溫度源的溫度應相對恒定，整個(gè)讀取過(guò)程中溫度源的溫度變化不得超過(guò)0.04℃。

恒溫槽用作校準的溫度源。不具備防水性能的傳感器放置在干燥的玻璃試管中。玻璃試管的內徑應與傳感器的直徑和寬度相適應。校準期間，將裝有傳感器的玻璃試管插入恒溫浴介質(zhì)中，并用棉花塞住噴嘴，以消除玻璃試管中的空氣對流。300℃以上各溫度點(diǎn)的校準
對于300℃以上分辨率高于0.1℃的數字公式溫度計暫時(shí)不討論。溫度傳感器直接插入干燥爐中，并與標準裝置的指示值進(jìn)行比較。溫度源的恒溫與校準點(diǎn)的偏差不超過(guò)±。0.2℃(以標準裝置指示的值為準)。溫度計和校準器在恒溫源中保持15分鐘后才能讀取。對于分辨率為0.1℃或更低的數字公式溫度計，請按& ldquo標準普爾。1 & rarr2 & rarr& hellip& hellip& rarrN&rdquo。，然后& ldquoN & rarr& hellip& hellip& rarr2 & rarr1 & rarr標準與現狀。進(jìn)行一個(gè)測量周期，并分別計算算術(shù)平均值，以獲得校準器和被測數字公式溫度計的指示值。在整個(gè)讀數過(guò)程中，溫度源的溫度變化不得超過(guò)0.04℃。
用校準爐校準溫度源時(shí)，將溫度計傳感器和校準器插入具有相同插入深度的均熱塊插孔。浸泡塊千斤頂的直徑應適合傳感器和校準器的直徑。

6。指示誤差
(1)以標準水銀溫度計為標準時(shí)，指示誤差計算如下:
&δ；T=tb-ts
ts=td+tz
其中:&δ；t & mdash& mdash數字表達式溫度計指示錯誤，℃；結核病和耐多藥結核??；& mdash修正后的數字公式溫度計指示值的平均值，單位為攝氏度；ts & mdash& mdash溫度源的實(shí)際溫度，℃；td & mdash& mdash標準汞的平均指示值溫度計，℃；tz & mdash& mdash標準汞溫度計證書(shū)上給出的校正值，℃。

(2)以標準鉑電阻溫度計為標準時(shí)，指示誤差計算如下:
&δ；t = t-ts
ts = t+(rt/RTP-wt)/(dwt/dt)
其中:&δ；t & mdash& mdash數字表達式溫度計指示錯誤，℃；結核病和耐多藥結核??；& mdash修正后的數字公式溫度計指示值的平均值，單位為攝氏度；ts & mdash& mdash溫度源的實(shí)際溫度，℃；t & mdash& mdash標稱(chēng)溫度值，℃；Rt & mdash& mdash當溫度為t &ω時(shí)，標準鉑電阻溫度計讀出的電阻值平均值；；Rtp&mdash。& mdash在三相點(diǎn)測量的標準鉑電阻溫度計的電阻值，ω；；Wt & mdash& mdash當溫度為t時(shí)，標準鉑電阻溫度計證書(shū)上給出的電阻比；DWt/dt & mdash；& mdash標準鉑電阻溫度計證書(shū)，/℃

(3)以標準熱電偶為標準，指示誤差計算如下:
&δ；t = t b-ts
ts = t+(et-et & prime；)/(det/dt)
其中:& Deltat & mdash& mdash數字溫度計指示錯誤，℃；結核病和耐多藥結核??；& mdash修正后的數字公式溫度計指示值的平均值，單位為攝氏度；ts & mdash& mdash溫度源的實(shí)際溫度，℃；t & mdash& mdash標稱(chēng)溫度值，℃；et & mdash& mdash標準熱電偶校準溫度附近測得的熱電勢平均值，毫伏；et & prime& mdash& mdash當溫度為t，mv時(shí)，標準熱電偶證書(shū)上給出的熱電勢值；det/dt & mdash；& mdash當溫度為t，mV/℃時(shí)，標準耦合證書(shū)上給出的溫差電動(dòng)勢。

四。結論意見(jiàn)
鑒于該國尚未制定數字公式溫度計計量校準規范，作者根據自己對數字溫度計的理解以及在多功能校準品溫度計方面的長(cháng)期經(jīng)驗，并參考相關(guān)技術(shù)規范，在4年時(shí)間內進(jìn)行了大量測試。結果表明，在當前條件下，本文對數字公式溫度計多功能校準器校準數字公式溫度計校準方法的研究有望為廣大溫度計提供參考和幫助。

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