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溫度調(diào)節(jié)儀表
- 摘要：溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表通過傳感器將被測對象的溫度轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式的顯示值或模擬式指示值,并對所測溫度進行調(diào)節(jié)。該類儀表接受標準化模擬直流電信號或其他產(chǎn)生電阻變化的傳感器信號就可以測量和控制其他物理量。本文提出了一種檢定方法供大家探討,并為今后制定國家計量檢定規(guī)程提供參考。
0 引言
溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表通過傳感器將被測對象的溫度轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式的顯示值或模擬式指示值,并對所測溫度進行調(diào)節(jié)。該類儀表接受標準化模擬直流電信號或其他產(chǎn)生電阻變化的傳感器信號就可以測量和控制其他物理量。
在科研生產(chǎn)工作中,許多試驗設(shè)備大量使用了各種傳感器和溫度、濕度、壓力、流量等顯示及調(diào)節(jié)儀表。為了保證溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表能準確地進行指示和調(diào)節(jié),其各項技術(shù)指標,特別是指示基本誤差應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)要求。因此,必須對溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表進行計量檢定。國家專門制定了一系列的計量檢定規(guī)程,規(guī)定了技術(shù)要求、檢定條件、檢定項目和檢定方法等。其中,在檢定條件里對檢定標準器即標準源提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。如JJG617-96數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀計量檢定規(guī)程規(guī)定,選用的標準器,包括整個檢定設(shè)備的擴展不確定度應(yīng)小于被檢儀表允許誤差的1/5,對于0·1級的被檢儀表應(yīng)小于其允許誤差的1/3。但目前國家還沒有制定檢定溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表用標準源(以下簡稱標準源)的計量檢定規(guī)程,各單位大量使用的標準源只能參照有關(guān)規(guī)程進行檢定,檢定工作存在一系列問題。為此,本文提出了一種檢定方法供大家探討,并為今后制定國家計量檢定規(guī)程提供參考。
1 檢定條件
1.1 檢定裝置
溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表的輸入有各種熱電偶信號、熱電阻信號、mA信號和mV信號等電量信號,一般標準源通常可輸出其中的部分電量信號,功能較強的標準源為了能檢定多種溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表,可輸出常用的大部分電量信號。因此,檢定標準源的測量標準器(通常采用7位半或8位半數(shù)字電壓表)應(yīng)能測量mV信號、Ω信號、mA信號。
為檢定標準源輸出熱電偶參考端溫度自動補償后的熱電偶信號,檢定裝置中還應(yīng)有經(jīng)檢定合格,并有修正值的補償導(dǎo)線和0℃恒溫器(通常采用冰瓶)。為檢定標準源輸出的Ω信號,應(yīng)有四根專用連接導(dǎo)線。
整套檢定裝置的擴展不確定度應(yīng)小于被檢標準源擴展不確定度的1/3。
1.2 環(huán)境條件
環(huán)境溫度:(20±2)℃。測量標準器工作的環(huán)境溫度應(yīng)符合其相應(yīng)技術(shù)條件的要求。
相對濕度:45%RH~75%RH。
儀表的供電電源:電壓變化不超過額定值的±10%。除地磁場外,無影響儀表正常檢定的外磁場。
2 檢定方法
2.1 檢定線路的連接
檢定輸出熱電偶參考端溫度自動補償后熱電偶信號的標準源(或稱具有內(nèi)補償?shù)臉藴试?時,按圖1接線。
檢定輸出熱電阻信號的標準源時,按圖2接線。R為連接導(dǎo)線的阻值。
檢定輸出mV、mA信號的標準源時,按圖3接線。
2.2 通電預(yù)熱
接通電源后,標準源與測量標準器按生產(chǎn)廠規(guī)定的時間預(yù)熱。如果沒有明確規(guī)定,一般預(yù)熱30min,然后進行指示基本誤差的檢定。
2.3 檢定點的選擇
檢定輸出熱電偶信號、熱電阻信號的標準源時,檢定點包括上、下限在內(nèi),原則上均勻選取整十或整百攝氏度點,并且檢定點不應(yīng)少于10個點。檢定輸出mV、mA信號的標準源時,檢定點應(yīng)包括上、下限在內(nèi),均勻間隔選取10個檢定點。
2.4 指示基本誤差的檢定
標準源從下限開始(上行程時),分別輸出各被檢點溫度所對應(yīng)的電量值,讀取測量標準器相應(yīng)的指示值,直至上限。然后標準源從上限開始(下行程時),分別輸出各被檢點溫度所對應(yīng)的電量值,讀取測量標準器相應(yīng)的指示值,直至下限。下限檢定點只進行下行程的檢定,上限檢定點只進行上行程的檢定。用同樣的方法重復(fù)測量一次,取二次測量中基本誤差最大的作為該標準源的最大指示基本誤差。
3 指示基本誤差的數(shù)據(jù)處理
標準源的指示基本誤差按式(1)、(2)計算。
式中:
ΔA為用電量程表示的指示基本誤差,單位為mV、Ω或mA;
Ad為被檢點溫度所對應(yīng)的標稱電量值,單位為mV、Ω或mA;
As為檢定時測量標準器的指示值,單位為mV、Ω或mA;
e為對具有內(nèi)補償?shù)臉藴试?e表示補償導(dǎo)線20℃時的修正值,單位為mV;對不具有內(nèi)補償?shù)臉藴试?e=0;
Δt為換算成溫度值的指示基本誤差,單位為℃;
為被檢點ti的電量值-溫度變化率,單位為mV/℃、Ω/℃或mA/℃。
在讀取電量值及相應(yīng)的誤差計算中,小數(shù)點后保留的位數(shù)應(yīng)使舍入誤差小于標準源允許誤差的1/10。由電量值換算成溫度值時,Δt的最后結(jié)果應(yīng)按數(shù)據(jù)修約規(guī)則化整到末位數(shù)與標準源的分辨力相一致。判斷標準源是否合格應(yīng)以化整后的數(shù)據(jù)為準。
4 檢定結(jié)果的處理
經(jīng)檢定符合標準源使用說明書相應(yīng)技術(shù)要求的標準源發(fā)給檢定證書,檢定證書應(yīng)給出各檢定點溫度值及所對應(yīng)的測量標準器指示值。對具有內(nèi)補償?shù)臉藴试磻?yīng)給出經(jīng)修正后的測量標準器指示值。同時,給出檢定結(jié)果的測量不確定度;不合格的標準源發(fā)給檢定結(jié)果通知書,檢定結(jié)果通知書中也應(yīng)給出上述結(jié)果,并注明不合格的情況。標準源的檢定周期一般不得超過1年。
5 問題討論
1)本文僅涉及了標準源的主要技術(shù)指標:指示基本誤差的檢定,作為計量檢定方法還應(yīng)有外觀、分辨力、絕緣電阻、絕緣強度等檢定項目及相關(guān)的技術(shù)要求。
2)檢定具有內(nèi)補償?shù)臉藴试磿r,補償導(dǎo)線的作用非常重要。要求補償導(dǎo)線的穩(wěn)定性要好,在20℃附近的修正值變化率要小,否則應(yīng)使用實測環(huán)境溫度下的補償導(dǎo)線修正值。同時,檢定前應(yīng)將被檢標準源置于恒溫室內(nèi)一定時間,以保證其內(nèi)部測溫元件與周圍環(huán)境等溫。檢定時,室內(nèi)環(huán)境溫度應(yīng)恒定或緩慢變化。
3)檢定過程中所用的補償導(dǎo)線,其修正值應(yīng)有足夠的有效位數(shù),使舍入誤差小于標準源允許誤差的1/10。
4)為檢定標準源輸出的Ω信號,應(yīng)有四根專用連接導(dǎo)線。其阻值一般為0~5Ω,四根專用連接導(dǎo)線的電阻值應(yīng)一致。
5)標準源通常可輸出多種電量信號,同時還有測量功能,但用戶可能只使用其中的部分功能,此時可只檢定標準源的用戶使用部分,并在檢定證書上注明。
