温度二次仪表校准方法的改进探究

温度二次仪表校准方法的改进探究

杨帆

中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司烯烃厂

摘要：温度二次仪表是一种用于接收温度传感器输出的电信号，并对信号进行处理后显示出所测温度值的仪表。目前针对温度二次仪表校准的主要技术依据为JJG617-1996《数字温度指示调节仪检定规程》，使用标准器模拟输出各种电信号对仪表进行校准。其中模拟热电偶信号进行校准时，由于热电偶产生的热电势信号对应的分度表是基于冷端温度为0℃制定的，所以在对此类二次仪表进行校准时，需要将导线引入冰瓶以消除仪表冷端补偿的影响。由于规程制定时间较长，目前大部分计量机构都配置了高精度智能温度校验仪作为温度二次仪表校准的主标准器，此类标准器可以自动测量或手动设置冷端补偿温度，校准时与被校仪表直接连接。

关键词：温度二次仪表；校准方法；改进

引言

二次测温仪是一种工业测温工具，可用于查看检测过程中参数的变化，从而在多个行业中得到更深入的应用。二次测温仪器的质量对测温、控制等有很大影响如果测量数据不准确，就会出现很大的误差，会造成大量不合格品。因此，优化二次测温仪自动校准系统，结合现代信息技术全面提高测量效率，是需要解决的问题之一。

1依据规程方法进行校准

依据规程提供的方法进行校准，使用标准直流电压源输出标准电势信号，通过在冰槽内与补偿导线相连，接入被校仪表。为更为直观的显示误差分析过程，现举实例进行说明，设校准点为1000℃，K型热电偶信号，输出热电势表示为E（1000，0），用标准铂电阻温度计实测冰槽接线点位置温度为0.011℃，标准铂电阻温度计实测环境温度为21.135℃，则接入冰槽和被校仪表之间的补偿导线所产生的热电势为E（0.011，21.135），设仪表内部补偿测温为21.35℃，则仪表自动补偿电势值为E（21.35，0），根据热电偶中间温度定律，被校仪表实际接收到的电势值为：

由式（1）可以得出，实际影响被校仪表显示误差的因素为后两项：E（21.135，0.011）、E（21.35，0），理想状态下，冰槽温度为0℃，环境温度与被校仪表内部补偿温度一致，因此两项抵消，而在实际工作中，此因素成为校准误差的主要影响量。

2设计方案

设计方案是系统设计的指导原则，只有严格按照计划进行，才能保证系统设计的有效性。因此，在设计该计划之前，必须考虑到:(1)系统的完整性和整体设计。需要对相关问题进行全面规划和审议，以确定发展计划和全面执行。在实施过程中，必须将整个综合系统分为不同职能相对独立的次级系统，这些系统根据职能单元分别设计，相互关联，形成一个完全统一的系统。(2)可靠性，即系统中每个模块完成设计任务的能力。它主要反映在系统硬件和软件中，例如，是否在正常工作条件下调节摄像机通信以确保数据处理的准确性等。对硬件和软件进行全面检查，尽可能避免设计过程中的无关因素干扰，降低回收率，有效提高工作效率和设计质量。(3)可操作性。该系统的设计应确保操作简单实用，实现人机友好互动，方便操作者有效使用。可操作性是系统设计中最重要的环节之一。只有具备高度的可操作性，操作员才能充分利用信息技术在实际测量过程中的价值和优势，帮助提高测量效率。4)可扩展性。当需要增强或扩展系统功能时，您可以更换或添加设备以进一步增强设备功能。(5)经济。在确保系统性能的同时，请尝试选择价格相对较低的相机以降低成本投资。

3使用补偿导线和铜导线比较

在使用智能温度校验仪校准时，很多实验室为了方便直接使用铜导线将校验仪与被校仪表连接，此种方法在标准校验仪与被校仪表温差不能忽略时，会对校准结果造成一定的影响，现将其与用补偿导线进行连接的方法进行比较。设校准点为1000℃，K型热电偶信号，校验仪显示冷端内部自动补偿温度为22.05℃，则模拟输出热电势为E（1000，22.05），如被校仪表内部补偿测温为21.65℃，内部补偿电势为E（21.65，0），用铜导线连接时，被校仪表实际接收到的电势值为：

（2）

这与采用补偿导线校准，同时标准校验仪与被校仪表温差可以忽略时的公式一致，而当此温差不能忽略时，设标准校验仪位置温度为21.95℃，被校仪表位置温度为21.85℃，用补偿线连接时，被校仪表实际接收到的电势值为：

（3）

由热电偶中间温度定律，可以看出（4）式相比（3）式更加接近E（1000，0），补偿导线一定程度上抵消了两端温差产生的热电势，因此从理论上讲，校准时应当使用与被校仪表热电偶型号相同的补偿导线；在实际工作中，如实验室恒温条件较好，不同位置温度之差较小，则E（21.95，21.85）这一项可以忽略不计，使用铜导线校准对测量结果影响并不大。使用MicroCal2000型高精度多功能校验仪校准53Ⅱ型数字温度计，将两者置于20℃恒温室内相近位置，在相同条件下分别使用铜导线和补偿导线进行测量，将两者的测量结果进行比较。

4硬件设计

4.1摄像头组件

相机组件是温度测量过程可视化的重要组成部分。照相机主要分为工业照相机和普通照相机两类。虽然工业相机的设计是为了适应复杂的环境、高度的稳定性等它们成本高、成本高，并对照明提出严格要求。因此，这些建议不适合本文件讨论的实际情况。本研究只需拍摄led显示部分，普通相机功能可以完全满足，只需选择具有自动对焦功能的普通相机即可。结合本文的实际研究情况，选择了C920光电相机，虽然价格低廉，但功能强大，具有5000万像素的自动调试功能，可以使用USB2.0进行数据输入。此外，相机不需要高光源，因为LED面板具有自发光功能，因此可以对LED面板的值进行非常清晰的测量。

4.2标准器

该标准在该系统的设计中也起着重要作用，其主要功能是稳定地提供标准功率值并输入二次仪表。当然，为了确保持续稳定的饮食，必须根据这项研究的实际情况作出有效的选择。该研究所使用的标准源主要是WAVTEK公司制造的4808多功能标准源，其质量约为20公斤，通信端口为GPIB，精度为0.08 c。由于其功能稳定，并符合研究的实际情况，该源与FLUKE制造的525热探测器一起使用。除了所选标准之外，还需要选择补偿导体。补偿导体的主要作用是避免出现大量误差，主要是由于测量装置和热电偶之间的温度变化。本文使用的补偿导体主要是精密补偿导体，类型为k、t和e。

5误差的调整

现在，大部分辅助仪表都是数字仪表，它们的性能比较稳定，如果出现线性误差，只需修正参数，通常需要长时间按下设置键或组合键进入高级菜单设置，一些仪表被密码锁定，如下所示无纸记录仪通过主菜单进入配置菜单(需要输入密码)，然后进入通道配置以输入线性补偿校正参数。圆图自动平衡记录仪的调整应首先使用测试仪输出所控制仪表的零位和全位。如果指示存在偏差，应反复调整相关电位计，使其复位或填充，直至给出正确位置，无电位计的零件调整方法为:关闭记录仪电源，松开记录器指示针主马达上的紧固螺钉，按偏差方向调整指示针，拧紧紧固螺钉，记录器重新启动，检查指示针是否零度对齐，如果出现偏差，请在侧面重复此步骤，直至其对齐。

结束语

校准时，误差产生的原因除了仪表本身的误差以外，主要是由于被校仪表内置补偿测温传感器与标准器内置补偿测温传感器之间的测温差，因此，校准时应当尽量减小标准器与被校仪表之间的补偿温差，比如将标准器与被校仪表放置于同一恒温空间内稳定足够长的时间，以减小补偿温差。

参考文献

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