溫度測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法的研究

崔 巍

0 引言

溫度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，被大量應(yīng)用于電廠、建材、煤化工、冶金、供熱、工程機(jī)械熱處理、煤質(zhì)化驗(yàn)等溫度測(cè)控領(lǐng)域。

隨著大同煤礦集團(tuán)公司產(chǎn)業(yè)多元化和現(xiàn)代化管理水平的提高，企業(yè)對(duì)工業(yè)過(guò)程測(cè)量的準(zhǔn)確度要求也越來(lái)越高，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性要求也越來(lái)越高。熱電偶、熱電阻與顯示單元作為現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量的主要儀器設(shè)備被廣泛應(yīng)用。熱電偶、熱電阻與二次溫度儀表或是熱電偶、熱電阻、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)與終端顯示單元等一起構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)。熱電偶、熱電阻是測(cè)溫單元，輸出信號(hào)（熱電偶是電壓（V）、熱電阻是電阻（Ω））經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理等環(huán)節(jié)，最后在顯示單元顯示溫度測(cè)量結(jié)果（見圖1）。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)

溫度測(cè)控在保證產(chǎn)品質(zhì)量、維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)中起著重要作用。為了保證生產(chǎn)過(guò)程中的工藝控制和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠，并結(jié)合使用過(guò)程中工況環(huán)境和使用環(huán)境對(duì)熱電偶、熱電阻等儀器設(shè)備計(jì)量性能的影響，根據(jù)《計(jì)量法》要求，需要對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量性能定期進(jìn)行有效檢定與校準(zhǔn)，確保其計(jì)量性能符合生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求。

1 溫度測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法研究

溫度測(cè)量系統(tǒng)檢定方法是保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的有效途徑。

溫度測(cè)量系統(tǒng)主要有兩大類，第一類主要由測(cè)溫單元-熱電偶、熱電阻與顯示單元-顯示儀表組成；第二類主要由測(cè)溫單元-熱電偶、熱電阻，數(shù)據(jù)處理單元-數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理與顯示單元-顯示終端組成。

傳統(tǒng)的檢定方法是對(duì)各分立測(cè)量單元分別檢定校準(zhǔn)，即對(duì)測(cè)溫單元、數(shù)據(jù)處理單元、顯示單元分別進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。測(cè)溫單元（熱電偶、熱電阻）依據(jù)JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》、JJG141-2000《工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》、JJG229-1998《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》的要求進(jìn)行計(jì)量性能檢定與校準(zhǔn)；數(shù)據(jù)處理單元（數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理）依據(jù)JJF1048-1995《數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)量性能的校準(zhǔn)；顯示單元（顯示儀表、顯示終端）依據(jù)JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》、JJG951-2000《模擬式溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》進(jìn)行計(jì)量性能檢定或校準(zhǔn)。根據(jù)《計(jì)量法》和相應(yīng)的檢定規(guī)程要求，各種計(jì)量?jī)x器儀表必須依法進(jìn)行周期檢定或校準(zhǔn)。

通常情況下，只對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)的各分立單元依據(jù)相應(yīng)檢定規(guī)程進(jìn)行計(jì)量性能的檢定或校準(zhǔn)就已經(jīng)滿足了《計(jì)量法》和相應(yīng)檢定規(guī)程的要求。但是只對(duì)測(cè)溫單元、數(shù)據(jù)處理單元、顯示單元進(jìn)行獨(dú)立的單元檢定或校準(zhǔn)，只能保證各分立單元的計(jì)量性能合格，保證測(cè)量誤差在檢定規(guī)程允許的范圍內(nèi)，無(wú)法得到整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，無(wú)法保證整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的計(jì)量性能合格。只對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)各分立單元的檢定校準(zhǔn)，不能簡(jiǎn)單地將各分立測(cè)量單元示值誤差直接進(jìn)行代數(shù)和運(yùn)算，所以就無(wú)法得到整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的示值誤差，無(wú)法對(duì)整個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量性能進(jìn)行評(píng)定，在實(shí)際工作中時(shí)常出現(xiàn)溫度測(cè)量值超允許誤差范圍的現(xiàn)象。因此，經(jīng)過(guò)分析研究與試驗(yàn)，提出了溫度測(cè)量系統(tǒng)綜合檢定校準(zhǔn)的方法。

溫度測(cè)量系統(tǒng)綜合檢定校準(zhǔn)就是分別對(duì)各分立測(cè)量單元（系統(tǒng)各組成部分）依次進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，合格后再對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，即采用先分立檢定、后整體檢定的方法對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢定校準(zhǔn)，對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)計(jì)量性能進(jìn)行綜合評(píng)定。

系統(tǒng)整體檢定校準(zhǔn)方法就是將現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)看作是一個(gè)整體，在測(cè)溫單元的輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)溫度信號(hào)，不考慮熱電偶、熱電阻輸出信號(hào)及數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理過(guò)程，直接在顯示單元讀取溫度測(cè)量系統(tǒng)示值（見圖2）。

圖2 溫度測(cè)量系統(tǒng)檢定校準(zhǔn)原理

通過(guò)對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)的綜合檢定或校準(zhǔn)，既可以得到各分立測(cè)量單元的示值誤差，又可以明確得到整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，從而保證測(cè)溫系統(tǒng)的整體計(jì)量性能。

與傳統(tǒng)的檢定方法不同，該方法是在測(cè)溫系統(tǒng)分立單元分別檢定校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了溫度測(cè)量系統(tǒng)整體檢定校準(zhǔn)，從而得出了溫度測(cè)量系統(tǒng)綜合檢定校準(zhǔn)的方法。

2 總體性能指標(biāo)

（1）各分立單元的分別單獨(dú)檢定校準(zhǔn)仍使用原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，即300℃～1 300℃標(biāo)準(zhǔn)溫度源、測(cè)量范圍300℃～1 300℃一等鉑銠10-鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)裝置及準(zhǔn)確度0.02 級(jí)、測(cè)量范圍0.01 Ω～11 111.11 Ω 的ZX25a 型直流電阻箱和準(zhǔn)確度0.05 級(jí)、測(cè)量范圍－3 mV～110 mV 的SR501 型測(cè)溫儀表檢定儀。

（2）溫度測(cè)量系統(tǒng)整體檢定校準(zhǔn)只需要準(zhǔn)確度2等的300℃～1 300℃標(biāo)準(zhǔn)溫度源，可檢定校準(zhǔn)0.5 級(jí)及以下測(cè)溫系統(tǒng)。

（3）適用范圍：配Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)工作用廉金屬熱電偶的溫度測(cè)量系統(tǒng)及配A 級(jí)、B 級(jí)工業(yè)熱電阻的溫度測(cè)量系統(tǒng)。

3 溫度測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法的應(yīng)用

截至目前，已在若干現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)的檢定中采用了綜合檢定校準(zhǔn)的方法，檢定結(jié)果完全滿足JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》、JJG951-2000《模擬式溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》的要求及使用單位的要求。

該測(cè)溫系統(tǒng)檢定方法明確了溫度測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，保證了測(cè)溫系統(tǒng)的整體計(jì)量性能，提高了測(cè)溫系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，保證了設(shè)備正常運(yùn)行與產(chǎn)品質(zhì)量。

對(duì)在檢定周期內(nèi)的溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行示值校準(zhǔn)時(shí)，可以只采用測(cè)溫系統(tǒng)整體校準(zhǔn)的方法進(jìn)行校準(zhǔn)，就可得到整個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)的示值誤差。另外，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或條件不利于測(cè)量系統(tǒng)的拆卸、不能長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)進(jìn)行各分立單元校準(zhǔn)時(shí)，也可以只采用測(cè)溫系統(tǒng)整體校準(zhǔn)的方法進(jìn)行整體校準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）該檢定校準(zhǔn)方法操作簡(jiǎn)便，檢定精度高，在同行業(yè)中具有極高的推廣價(jià)值。

（2）該檢定校準(zhǔn)方法可以應(yīng)用到其他以傳感器或是變送器為測(cè)量元件的測(cè)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)。