多功能校驗儀校準(zhǔn)數(shù)字溫度計校準(zhǔn)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(guī)程規(guī)定玻璃液體溫度計的測量范圍為-60℃～+300℃。而數(shù)字溫度計由于傳感器類型的不同，測量范圍比較廣，在多功能校驗儀校準(zhǔn)數(shù)字式溫度計的校準(zhǔn)過程中，如果傳感器采用相應(yīng)的熱電偶，溫度可以達(dá)到1000℃，標(biāo)準(zhǔn)器采用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計，制冷恒溫槽溫度zui低可以達(dá)到-80℃，而干體爐溫度可達(dá)600℃。考慮到這些因素，將數(shù)字式溫度計的校準(zhǔn)測量范圍定為-80℃～+600℃。

二、校準(zhǔn)條件
1.環(huán)境條件
數(shù)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(zhǔn)。
采用電池供電的數(shù)字式溫度計，校準(zhǔn)時電壓應(yīng)在溫度計能夠正常工作的范圍之內(nèi)；使用熱電偶作溫度傳感器的溫度計需遠(yuǎn)離熱源，環(huán)境溫度應(yīng)相對穩(wěn)定。
2.標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備選擇
選用的原則是:校準(zhǔn)時，由多功能校驗儀標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備引入的擴(kuò)展不確定度U（k=2）應(yīng)小于被校溫度計允許誤差值的1/3。
（1）標(biāo)準(zhǔn)器（見表1）

1 標(biāo)準(zhǔn)器

注:與標(biāo)準(zhǔn)器配套的電測設(shè)備應(yīng)滿足相應(yīng)的要求。
（2）配套設(shè)備（見表2）

表2 配套設(shè)備


三、校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法
1.外觀檢查
數(shù)字溫度計的外觀用目測法檢查。主要檢查其外形結(jié)構(gòu)是否完好，說明功能的文字符號、標(biāo)志、圖形、數(shù)字和物理量代號等是否符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，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(xiàn)象，金屬件是否有銹蝕及其他機(jī)械損傷；各部位開關(guān)、按鍵操作是否靈活可靠；傳感器封裝是否密封良好，引線接插件是否接觸良好，傳感器所使用的保護(hù)管及引線是否能承受相應(yīng)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關(guān)、按鍵操作是否靈活、可靠，是否具有說明書中所描述的各項功能。

3.絕緣電阻的檢查
校準(zhǔn)時，對使用交流電源供電的數(shù)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(nèi)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(dāng)電源開關(guān)處于接通位置時，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(shù)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(yīng)不低于20MΩ，測量時，應(yīng)穩(wěn)定5s，讀取絕緣電阻值。

4.絕緣強(qiáng)度的檢查
校準(zhǔn)時，對使用交流電源供電的數(shù)字式溫度計進(jìn)行該項檢查，為保護(hù)數(shù)字式溫度計在試驗時不被擊穿損壞，采用具有報警電流設(shè)定的耐壓試驗儀。設(shè)定值一般為10mA，以是否報警作為判斷絕緣強(qiáng)度合格與否的依據(jù)。
當(dāng)電源開關(guān)處于接通位置時，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(shù)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(guī)定的頻率為50Hz的試驗電壓，保持1min，應(yīng)不出現(xiàn)擊穿或飛弧現(xiàn)象。檢查時，試驗電壓應(yīng)從零開始增加，在（5～10）s內(nèi)平滑均勻地升至試驗電壓規(guī)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(zhǔn)
校準(zhǔn)點應(yīng)均勻分布在整個測量范圍的整十或整百點上，包括零點和測量范圍上、下限在內(nèi)，不得少于5個點。在特殊情況下，可根據(jù)用戶要求選擇校準(zhǔn)點。
數(shù)字式溫度計在校準(zhǔn)前應(yīng)預(yù)熱15min以上。對具有外部“調(diào)零”及“調(diào)滿度”的溫度計，允許在預(yù)熱后進(jìn)行調(diào)整，使零位和滿度值均符合數(shù)字式溫度計的技術(shù)要求，但是在多功能校驗儀校準(zhǔn)過程中不允許調(diào)整。
使用多功能校驗儀校準(zhǔn)時先校準(zhǔn)零點，然后分別向上限值或下限值逐點進(jìn)行校準(zhǔn)。
零點示值的校準(zhǔn)可在冰點器或低溫槽中進(jìn)行，將數(shù)字式溫度計傳感器插入冰點器或低溫槽中，使用冰點器時其工作端距冰點器底部、器壁不得小于20mm，待示值穩(wěn)定后方可讀數(shù)。
300℃以下（含300℃）各溫度點的校準(zhǔn)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(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)器示值進(jìn)行比較。溫度源恒定溫度偏離校準(zhǔn)點不得超過±0.2℃（以標(biāo)準(zhǔn)器示值為準(zhǔn)）。溫度計和標(biāo)準(zhǔn)器在恒定的溫度源中保持10min后方可讀數(shù)。對于分辨力為0.01℃～0.1℃的數(shù)字式溫度計，按“標(biāo)準(zhǔn)→被校1→被校2→……→被校n”，然后再“被校n→……→被校2→被校1→標(biāo)準(zhǔn)”的順序，進(jìn)行兩個循環(huán)的測量；對于分辨力為0.1℃以下的數(shù)字式溫度計，按以上順序進(jìn)行一個循環(huán)的測量，分別計算算術(shù)平均值，得到標(biāo)準(zhǔn)器和被檢數(shù)字式溫度計的示值。讀數(shù)過程中溫度源溫度應(yīng)相對恒定，整個讀數(shù)過程中，溫度源溫度變化不得超過0.04℃。

用恒溫槽作為校準(zhǔn)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(nèi)徑應(yīng)與傳感器直徑和寬度相適應(yīng)。校準(zhǔn)時，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(nèi)空氣的對流。
300℃以上各溫度點的校準(zhǔn):對于300℃以上、分辨力高于0.1℃的數(shù)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(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)器示值進(jìn)行比較。溫度源恒定溫度偏離校準(zhǔn)點不超過±0.2℃（以標(biāo)準(zhǔn)器示值為準(zhǔn)）。溫度計和標(biāo)準(zhǔn)器在恒定的溫度源中保持15min后方可讀數(shù)。對于分辨力為0.1℃及以下的數(shù)字式溫度計，按“標(biāo)準(zhǔn)→被校1→被校2→……→被校n”，然后再“被校n→……→被校2→被校1→標(biāo)準(zhǔn)”的順序，進(jìn)行一個循環(huán)的測量，分別計算算術(shù)平均值，得到標(biāo)準(zhǔn)器和被檢數(shù)字式溫度計的示值。整個讀數(shù)過程中，溫度源溫度變化不得超過0.04℃。
溫度源用校準(zhǔn)爐校準(zhǔn)時，將溫度計傳感器和標(biāo)準(zhǔn)器插入均熱塊插孔中，插入深度相同，均熱塊插孔直徑應(yīng)與傳感器和標(biāo)準(zhǔn)器的直徑相適應(yīng)。

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

（2）采用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作標(biāo)準(zhǔn)器時，示值誤差計算如下:
Δt =tb-ts
ts=t+（Rt/Rtp-Wt）/（dWt/dt）
式中:Δt——數(shù)字式溫度計的示值誤差，℃；tb——被校數(shù)字式溫度計的示值平均值，℃；ts——溫度源實際溫度，℃；t——標(biāo)稱溫度值，℃；Rt——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在溫度為t時讀出的電阻平均值，Ω；Rtp——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在三相點測得的電阻值，Ω；Wt——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計證書上給出的當(dāng)溫度為t時的電阻比；dWt/dt——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計證書上給出的當(dāng)溫度為t時的電阻比隨溫度的變化率，/℃

（3）采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶作標(biāo)準(zhǔn)器時，示值誤差計算如下:
Δt=tb-ts
ts=t+（et-et′）/（det/dt）
式中:Δt——數(shù)字溫度計的示值誤差，℃；tb——被校數(shù)字式溫度計的示值平均值，℃；ts——溫度源實際溫度，℃；t——標(biāo)稱溫度值，℃；et——標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在校準(zhǔn)溫度t附近測得的熱電勢平均值，mV；et′——標(biāo)準(zhǔn)偶證書上給出的當(dāng)溫度為t時的熱電勢值，mV；det/dt——標(biāo)準(zhǔn)偶證書上給出的當(dāng)溫度為t時的微分熱電動勢值，mV/℃。

四、結(jié)束語
鑒于目前國家還沒有數(shù)字式溫度計計量校準(zhǔn)規(guī)范，筆者根據(jù)自己對數(shù)字溫度計的理解及長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(guī)范，在長達(dá)4年的時間里進(jìn)行了大量的試驗，結(jié)果表明，在目前的條件下完全可以開展數(shù)字式溫度計的校準(zhǔn)工作。希望本文對多功能校驗儀校驗數(shù)字式溫度計的校準(zhǔn)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(zhǔn)器校準(zhǔn)方法探討數(shù)字溫度計


5。指示誤差校準(zhǔn)
校準(zhǔn)點應(yīng)均勻分布在整個測量范圍的全部十或百個點上，包括零點、測量范圍的上限和下限，且不得少于五個點。在特殊情況下，可以根據(jù)用戶要求選擇校準(zhǔn)點。校準(zhǔn)前，應(yīng)對
數(shù)字公式溫度計預(yù)熱超過15分鐘。有外在的& ldquo零&rdquo。還有。全尺寸& rdquo。預(yù)熱后允許調(diào)整的溫度計，使零位和整數(shù)值符合數(shù)字公式溫度計，但多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)過程中不允許調(diào)整。
使用多功能校準(zhǔn)器校準(zhǔn)時，首先校準(zhǔn)零點，然后分別在上限或下限逐點校準(zhǔn)。
零指示值的校準(zhǔn)可以在低溫觀測儀或低溫儲罐中進(jìn)行。將數(shù)字型溫度計傳感器插入低溫觀測儀或低溫儲罐。使用冰點降低儀時，其工作端離冰點降低儀底部和冰點降低儀壁不小于20毫米。讀數(shù)只能在指示值穩(wěn)定后進(jìn)行。
低于300℃(包括300℃)的每個溫度點的校準(zhǔn)在恒溫浴中通過比較法進(jìn)行。溫度傳感器直接插入溫度源，并與標(biāo)準(zhǔn)裝置的指示值進(jìn)行比較。溫度源的恒溫與校準(zhǔn)點的偏差不得超過±。0.2℃(以標(biāo)準(zhǔn)裝置指示的值為準(zhǔn))。溫度計和校準(zhǔn)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(shù)字公式溫度計，按& ldquo標(biāo)準(zhǔn)普爾。1 & rarr2 & rarr& hellip& hellip& rarrN&rdquo。，然后& ldquoN & rarr& hellip& hellip& rarr2 & rarr1 & rarr標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)狀。兩個測量周期的順序；對于分辨率低于0.1℃的數(shù)字公式溫度計應(yīng)按照上述順序進(jìn)行一個測量周期，并分別計算算術(shù)平均值，以獲得校準(zhǔn)品和被測數(shù)字公式溫度計的指示值。讀取過程中溫度源的溫度應(yīng)相對恒定，整個讀取過程中溫度源的溫度變化不得超過0.04℃。

恒溫槽用作校準(zhǔn)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(nèi)徑應(yīng)與傳感器的直徑和寬度相適應(yīng)。校準(zhǔn)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℃以上各溫度點的校準(zhǔn)
對于300℃以上分辨率高于0.1℃的數(shù)字公式溫度計暫時不討論。溫度傳感器直接插入干燥爐中，并與標(biāo)準(zhǔn)裝置的指示值進(jìn)行比較。溫度源的恒溫與校準(zhǔn)點的偏差不超過±。0.2℃(以標(biāo)準(zhǔn)裝置指示的值為準(zhǔn))。溫度計和校準(zhǔn)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(shù)字公式溫度計，請按& ldquo標(biāo)準(zhǔn)普爾。1 & rarr2 & rarr& hellip& hellip& rarrN&rdquo。，然后& ldquoN & rarr& hellip& hellip& rarr2 & rarr1 & rarr標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)狀。進(jìn)行一個測量周期，并分別計算算術(shù)平均值，以獲得校準(zhǔn)器和被測數(shù)字公式溫度計的指示值。在整個讀數(shù)過程中，溫度源的溫度變化不得超過0.04℃。
用校準(zhǔn)爐校準(zhǔn)溫度源時，將溫度計傳感器和校準(zhǔn)器插入具有相同插入深度的均熱塊插孔。浸泡塊千斤頂?shù)闹睆綉?yīng)適合傳感器和校準(zhǔn)器的直徑。

6。指示誤差
(1)以標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計為標(biāo)準(zhǔn)時，指示誤差計算如下:
&δ；T=tb-ts
ts=td+tz
其中:&δ；t & mdash& mdash數(shù)字表達(dá)式溫度計指示錯誤，℃；結(jié)核病和耐多藥結(jié)核病；& mdash修正后的數(shù)字公式溫度計指示值的平均值，單位為攝氏度；ts & mdash& mdash溫度源的實際溫度，℃；td & mdash& mdash標(biāo)準(zhǔn)汞的平均指示值溫度計，℃；tz & mdash& mdash標(biāo)準(zhǔn)汞溫度計證書上給出的校正值，℃。

(2)以標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計為標(biāo)準(zhǔn)時，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(shù)字表達(dá)式溫度計指示錯誤，℃；結(jié)核病和耐多藥結(jié)核病；& mdash修正后的數(shù)字公式溫度計指示值的平均值，單位為攝氏度；ts & mdash& mdash溫度源的實際溫度，℃；t & mdash& mdash標(biāo)稱溫度值，℃；Rt & mdash& mdash當(dāng)溫度為t &ω時，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計讀出的電阻值平均值；；Rtp&mdash。& mdash在三相點測量的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的電阻值，ω；；Wt & mdash& mdash當(dāng)溫度為t時，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計證書上給出的電阻比；DWt/dt & mdash；& mdash標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計證書，/℃

(3)以標(biāo)準(zhǔn)熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)字溫度計指示錯誤，℃；結(jié)核病和耐多藥結(jié)核病；& mdash修正后的數(shù)字公式溫度計指示值的平均值，單位為攝氏度；ts & mdash& mdash溫度源的實際溫度，℃；t & mdash& mdash標(biāo)稱溫度值，℃；et & mdash& mdash標(biāo)準(zhǔn)熱電偶校準(zhǔn)溫度附近測得的熱電勢平均值，毫伏；et & prime& mdash& mdash當(dāng)溫度為t，mv時，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書上給出的熱電勢值；det/dt & mdash；& mdash當(dāng)溫度為t，mV/℃時，標(biāo)準(zhǔn)耦合證書上給出的溫差電動勢。

四。結(jié)論意見
鑒于該國尚未制定數(shù)字公式溫度計計量校準(zhǔn)規(guī)范，作者根據(jù)自己對數(shù)字溫度計的理解以及在多功能校準(zhǔn)品溫度計方面的長期經(jīng)驗，并參考相關(guān)技術(shù)規(guī)范，在4年時間內(nèi)進(jìn)行了大量測試。結(jié)果表明，在當(dāng)前條件下，本文對數(shù)字公式溫度計多功能校準(zhǔn)器校準(zhǔn)數(shù)字公式溫度計校準(zhǔn)方法的研究有望為廣大溫度計提供參考和幫助。

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