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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(guò)傳感器將被測(cè)對(duì)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(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。該類儀表接受標(biāo)準(zhǔn)化模擬直流電信號(hào)或其他產(chǎn)生電阻變化的傳感器信號(hào)就可以測(cè)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(guó)家計(jì)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(guò)傳感器將被測(cè)對(duì)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(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。該類儀表接受標(biāo)準(zhǔn)化模擬直流電信號(hào)或其他產(chǎn)生電阻變化的傳感器信號(hào)就可以測(cè)量和控制其他物理量。
在科研生產(chǎn)工作中,許多試驗(yàn)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(zhǔn)確地進(jìn)行指示和調(diào)節(jié),其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),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(duì)溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行計(jì)量檢定。國(guó)家專門(mén)制定了一系列的計(jì)量檢定規(guī)程,規(guī)定了技術(shù)要求、檢定條件、檢定項(xiàng)目和檢定方法等。其中,在檢定條件里對(duì)檢定標(biāo)準(zhǔn)器即標(biāo)準(zhǔn)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(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定,選用的標(biāo)準(zhǔn)器,包括整個(gè)檢定設(shè)備的擴(kuò)展不確定度應(yīng)小于被檢儀表允許誤差的1/5,對(duì)于0·1級(jí)的被檢儀表應(yīng)小于其允許誤差的1/3。但目前國(guó)家還沒(méi)有制定檢定溫度顯示及調(diào)節(jié)儀表用標(biāo)準(zhǔn)源(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)源)的計(jì)量檢定規(guī)程,各單位大量使用的標(biāo)準(zhǔn)源只能參照有關(guān)規(guī)程進(jìn)行檢定,檢定工作存在一系列問(wèn)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(guó)家計(jì)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(hào)、熱電阻信號(hào)、mA信號(hào)和mV信號(hào)等電量信號(hào),一般標(biāo)準(zhǔn)源通常可輸出其中的部分電量信號(hào),功能較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)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(hào)。因此,檢定標(biāo)準(zhǔn)源的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器(通常采用7位半或8位半數(shù)字電壓表)應(yīng)能測(cè)量mV信號(hào)、Ω信號(hào)、mA信號(hào)。
為檢定標(biāo)準(zhǔn)源輸出熱電偶參考端溫度自動(dòng)補(bǔ)償后的熱電偶信號(hào),檢定裝置中還應(yīng)有經(jīng)檢定合格,并有修正值的補(bǔ)償導(dǎo)線和0℃恒溫器(通常采用冰瓶)。為檢定標(biāo)準(zhǔn)源輸出的Ω信號(hào),應(yīng)有四根專用連接導(dǎo)線。
整套檢定裝置的擴(kuò)展不確定度應(yīng)小于被檢標(biāo)準(zhǔn)源擴(kuò)展不確定度的1/3。
1.2 環(huán)境條件
環(huán)境溫度:(20±2)℃。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)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(duì)濕度:45%RH~75%RH。
儀表的供電電源:電壓變化不超過(guò)額定值的±10%。除地磁場(chǎng)外,無(wú)影響儀表正常檢定的外磁場(chǎng)。
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(dòng)補(bǔ)償后熱電偶信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)源(或稱具有內(nèi)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源)時(shí),按圖1接線。
檢定輸出熱電阻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)源時(shí),按圖2接線。R為連接導(dǎo)線的阻值。
檢定輸出mV、mA信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)源時(shí),按圖3接線。
2.2 通電預(yù)熱
接通電源后,標(biāo)準(zhǔn)源與測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器按生產(chǎn)廠規(guī)定的時(shí)間預(yù)熱。如果沒(méi)有明確規(guī)定,一般預(yù)熱30min,然后進(jìn)行指示基本誤差的檢定。
2.3 檢定點(diǎn)的選擇
檢定輸出熱電偶信號(hào)、熱電阻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)源時(shí),檢定點(diǎn)包括上、下限在內(nèi),原則上均勻選取整十或整百攝氏度點(diǎn),并且檢定點(diǎn)不應(yīng)少于10個(gè)點(diǎn)。檢定輸出mV、mA信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)源時(shí),檢定點(diǎn)應(yīng)包括上、下限在內(nèi),均勻間隔選取10個(gè)檢定點(diǎn)。
2.4 指示基本誤差的檢定
標(biāo)準(zhǔn)源從下限開(kāi)始(上行程時(shí)),分別輸出各被檢點(diǎn)溫度所對(duì)應(yīng)的電量值,讀取測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器相應(yīng)的指示值,直至上限。然后標(biāo)準(zhǔn)源從上限開(kāi)始(下行程時(shí)),分別輸出各被檢點(diǎn)溫度所對(duì)應(yīng)的電量值,讀取測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器相應(yīng)的指示值,直至下限。下限檢定點(diǎn)只進(jìn)行下行程的檢定,上限檢定點(diǎn)只進(jìn)行上行程的檢定。用同樣的方法重復(fù)測(cè)量一次,取二次測(cè)量中基本誤差最大的作為該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)源的指示基本誤差按式(1)、(2)計(jì)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(diǎn)溫度所對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱電量值,單位為mV、Ω或mA;
As為檢定時(shí)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器的指示值,單位為mV、Ω或mA;
e為對(duì)具有內(nèi)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源,e表示補(bǔ)償導(dǎo)線20℃時(shí)的修正值,單位為mV;對(duì)不具有內(nèi)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源,e=0;
Δt為換算成溫度值的指示基本誤差,單位為℃;
為被檢點(diǎn)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(jì)算中,小數(shù)點(diǎn)后保留的位數(shù)應(yīng)使舍入誤差小于標(biāo)準(zhǔn)源允許誤差的1/10。由電量值換算成溫度值時(shí),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(biāo)準(zhǔn)源的分辨力相一致。判斷標(biāo)準(zhǔn)源是否合格應(yīng)以化整后的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
4 檢定結(jié)果的處理
經(jīng)檢定符合標(biāo)準(zhǔn)源使用說(shuō)明書(shū)相應(yīng)技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)給檢定證書(shū),檢定證書(shū)應(yīng)給出各檢定點(diǎn)溫度值及所對(duì)應(yīng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器指示值。對(duì)具有內(nèi)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源應(yīng)給出經(jīng)修正后的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器指示值。同時(shí),給出檢定結(jié)果的測(cè)量不確定度;不合格的標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)給檢定結(jié)果通知書(shū),檢定結(jié)果通知書(shū)中也應(yīng)給出上述結(jié)果,并注明不合格的情況。標(biāo)準(zhǔn)源的檢定周期一般不得超過(guò)1年。
5 問(wèn)題討論
1)本文僅涉及了標(biāo)準(zhǔn)源的主要技術(shù)指標(biāo):指示基本誤差的檢定,作為計(jì)量檢定方法還應(yīng)有外觀、分辨力、絕緣電阻、絕緣強(qiáng)度等檢定項(xiàng)目及相關(guān)的技術(shù)要求。
2)檢定具有內(nèi)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源時(shí),補(bǔ)償導(dǎo)線的作用非常重要。要求補(bǔ)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(shí)測(cè)環(huán)境溫度下的補(bǔ)償導(dǎo)線修正值。同時(shí),檢定前應(yīng)將被檢標(biāo)準(zhǔn)源置于恒溫室內(nèi)一定時(shí)間,以保證其內(nèi)部測(cè)溫元件與周圍環(huán)境等溫。檢定時(shí),室內(nèi)環(huán)境溫度應(yīng)恒定或緩慢變化。
3)檢定過(guò)程中所用的補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)源允許誤差的1/10。
4)為檢定標(biāo)準(zhǔn)源輸出的Ω信號(hào),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(biāo)準(zhǔn)源通常可輸出多種電量信號(hào),同時(shí)還有測(cè)量功能,但用戶可能只使用其中的部分功能,此時(shí)可只檢定標(biāo)準(zhǔn)源的用戶使用部分,并在檢定證書(shū)上注明。
