數(shù)字溫度計(jì)校準(zhǔn)方法研究

竇萌

北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院，中國·北京 100029

數(shù)字溫度計(jì)是一種能夠有效測量溫度，并以數(shù)字形式體現(xiàn)測量結(jié)果的溫度計(jì)。這是一種操作便捷，測量結(jié)果非常準(zhǔn)確的一種測溫儀器，在中國各行各業(yè)的溫度測試環(huán)節(jié)中有著極為廣泛的應(yīng)用。但是，要想將數(shù)字溫度計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，需要在數(shù)字溫度計(jì)出廠之前，做好數(shù)字溫度計(jì)的檢定?；诖?，論文重點(diǎn)針對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的檢定方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供參考。

數(shù)字溫度計(jì)；檢定；方法

1 引言

數(shù)字溫度及主要由兩部分構(gòu)成：一部分是溫度傳感儀，主要作用是對(duì)被測對(duì)象的溫度變化信息進(jìn)行接收；另一部分是指示儀器，主要作用是對(duì)溫度數(shù)值進(jìn)行顯示。做好數(shù)字溫度計(jì)的檢定工作，在保證溫度測量準(zhǔn)確性，提高數(shù)字溫度計(jì)使用頻率等方面發(fā)揮著極為重要的作用。而如何做好數(shù)字溫度計(jì)的檢定，成為相關(guān)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。

2 數(shù)字溫度計(jì)的適用范圍

數(shù)字溫度計(jì)在各類生產(chǎn)活動(dòng)與日常生活中有著極為廣泛的應(yīng)用。如果數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)精細(xì)度與自動(dòng)化水平比較高，則可以應(yīng)用到企業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)控與智能管理環(huán)節(jié)當(dāng)中。例如，在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程中，數(shù)字溫度計(jì)就經(jīng)常與接觸式傳感器聯(lián)合應(yīng)用。接觸式傳感器在獲取到周邊的溫度信息之后，就會(huì)自動(dòng)對(duì)這些溫度進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)化，形成可以被芯片識(shí)別的數(shù)字化信息，并將這些數(shù)字化信息進(jìn)行整理和上報(bào)。如果溫度變化過于異常，某些數(shù)字溫度計(jì)也可以發(fā)出警報(bào)提示，為相關(guān)人員采取溫度控制措施提供支持。絕大多數(shù)的數(shù)值溫度計(jì)在使用過程中，都會(huì)對(duì)環(huán)境變化予以可以強(qiáng)調(diào)。只要溫度檢測范圍允許，數(shù)字溫度計(jì)的溫度測量作用就能夠得到有效的發(fā)揮。只是，為了保證溫度測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，減少檢測結(jié)果異常、失真等問題的出現(xiàn)，盡量不要在電磁干擾環(huán)境或極限溫度環(huán)境中使用數(shù)字溫度計(jì)。

3 數(shù)字溫度計(jì)的檢定目的

對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行檢定的目的，主要體現(xiàn)在以下兩方面：第一，為數(shù)字溫度計(jì)的使用性能提供保證。因?yàn)槟承?shù)字溫度計(jì)所處的工作環(huán)境比較惡劣，更容易受到環(huán)境因素的影響，并出現(xiàn)快速老化、精度下降等問題。而對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行積極有效的檢定，則能夠幫助工作人員更好地了解數(shù)字溫度計(jì)的使用性能，發(fā)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)在使用過程中存在的問題，并進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整和優(yōu)化，提高數(shù)字溫度計(jì)的使用性能。第二，為數(shù)字溫度計(jì)的使用安全提供保障。因?yàn)閿?shù)字溫度計(jì)的使用依賴于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。加強(qiáng)數(shù)字溫度計(jì)的檢定，可以幫助工作人員更好地發(fā)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)使用過程中存在的安全問題，如漏電、線路老化等，進(jìn)而采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，提升數(shù)字溫度計(jì)的使用安全性。

4 數(shù)字溫度計(jì)的檢定要求

4.1 環(huán)境要求

要想對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行有效的檢定，需要將檢定環(huán)境的溫度控制在20℃左右，溫度差要控制在5℃以下。同時(shí)，還要對(duì)檢定環(huán)境的相對(duì)濕度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其始終處于45%～75%之間。如果不考慮地磁場，需要對(duì)檢定環(huán)境中存在的附加磁場進(jìn)行消除，確保這些磁場不會(huì)對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的檢定進(jìn)度產(chǎn)生影響。檢驗(yàn)儀器設(shè)備的使用，對(duì)于環(huán)境條件的要求非?？量?。在實(shí)際使用中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求對(duì)檢驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行操作。另外，為了保證數(shù)字溫度計(jì)的使用進(jìn)度，在具體操作過程中，還需要對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的使用環(huán)境條件予以重點(diǎn)考慮，結(jié)合檢定環(huán)境的實(shí)際情況，采取針對(duì)性的檢定措施，以提高檢定工作的有效性。

4.2 干擾要求

數(shù)字溫度計(jì)的使用依賴于信息化技術(shù)的支持。如果數(shù)字溫度計(jì)的使用環(huán)境存在較多干擾因素，那么相應(yīng)的檢測結(jié)果準(zhǔn)確性必然偏低，甚至還會(huì)出現(xiàn)檢測結(jié)果波動(dòng)頻繁、檢測結(jié)果失真等問題。在對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行檢定的過程中，要盡量遠(yuǎn)離電磁干擾環(huán)境。另外，如果檢定環(huán)境及其周圍存在較多的通信設(shè)備，也應(yīng)當(dāng)暫停檢定工作，或者對(duì)檢定地點(diǎn)進(jìn)行重新調(diào)整。針對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的檢定，還應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離變壓器、輸配電線路等設(shè)備設(shè)施。為了最大限度地保證數(shù)字溫度計(jì)檢定結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，需要確保檢定工作獲得供電系統(tǒng)的支持，電源供應(yīng)狀態(tài)要穩(wěn)定。如果使用電池供電方式，則應(yīng)當(dāng)確保電池電量充足。

4.3 信息處理要求

數(shù)字鑒定及的檢定結(jié)果，主要包含溫度值與溫差值等數(shù)據(jù)。工作人員需要對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一的處理。一般情況下，工作人員需要通過辦公系統(tǒng)或軟件，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息的平均值進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息的極限值的差進(jìn)行計(jì)算[1]。針對(duì)差異較大的檢定參數(shù)，像原始記錄和處理結(jié)果等，應(yīng)當(dāng)單獨(dú)記錄下來，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)文件的生成。如果需要重復(fù)檢定，則需要對(duì)每一次的檢定時(shí)間、檢定輪次進(jìn)行標(biāo)明，目的是為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)管理提供便利。

5 數(shù)字溫度計(jì)的檢定步驟

5.1 對(duì)檢定環(huán)境進(jìn)行確定

數(shù)字溫度計(jì)檢定的第一步，就是對(duì)檢定環(huán)境進(jìn)行確定。為了保證檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對(duì)檢定環(huán)境控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的條件中。即檢定環(huán)境的溫度在20℃～25℃，相對(duì)濕度在20%～90%之間[2]。為了保證檢定溫度的適宜性，需要使用到專門的溫濕度控制設(shè)備。將數(shù)字溫度計(jì)及相關(guān)檢測儀器放置到這樣的環(huán)境中幾十分鐘之后，再正式開始檢定。

5.2 對(duì)溫度傳感器進(jìn)行檢查

對(duì)溫度傳感器的響應(yīng)準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查，是數(shù)字溫度計(jì)檢定的核心。在這一過程中，需要將數(shù)字溫度計(jì)放置到恒溫器或溫箱中一段時(shí)間，使殼體溫度與數(shù)字溫度計(jì)的讀數(shù)趨于穩(wěn)定。此外，再利用專門的溫度檢定設(shè)備，對(duì)溫度進(jìn)行檢定。如果條件允許，還可以將數(shù)字溫度計(jì)的外殼拆卸下來，對(duì)溫度傳感器是否存在腐蝕或受損情況進(jìn)行觀察。

5.3 對(duì)顯示屏和電源進(jìn)行檢查

顯示屏和電源也是數(shù)字溫度計(jì)使用中的主要影響因素。如果顯示屏無法正常顯示數(shù)字和溫度單位，或者電源出現(xiàn)失效問題，工作人員需要對(duì)顯示屏和電源進(jìn)行重點(diǎn)檢查[3]。針對(duì)顯示屏的檢查，需要使用到專門的顯示屏測試儀器。針對(duì)電源的檢查，可以采取更換電池措施，也可以借助專門的電源測試儀。

5.4 對(duì)檢定結(jié)果進(jìn)行記錄和提示

在數(shù)字溫度計(jì)的檢定過程中，要確保檢定結(jié)果能夠得到準(zhǔn)確的記錄。如果檢定出的數(shù)據(jù)異常，需要標(biāo)明失敗結(jié)果，并指出檢定難度，闡明檢定失敗的原因。然后再將檢定結(jié)果提示給使用者。

6 數(shù)字溫度計(jì)的檢定要點(diǎn)

6.1 外觀檢測

針對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的檢定，需要注意以下幾方面：第一，對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，確保數(shù)字溫度計(jì)的外形結(jié)構(gòu)符合相關(guān)品質(zhì)控制要求。數(shù)字溫度計(jì)的外露部位應(yīng)當(dāng)緊密連接，且不存在任何損壞或缺陷問題。數(shù)字溫度計(jì)上的數(shù)字指示板在工作過程中，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)囟葦?shù)值正常顯示出來。將數(shù)字溫度計(jì)傾斜，數(shù)字溫度計(jì)內(nèi)部應(yīng)當(dāng)不會(huì)出現(xiàn)任何聲音，確保不存在內(nèi)部零件松散問題[4]。對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的所有開關(guān)和按鍵進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)不同狀態(tài)下的數(shù)值溫度計(jì)的開關(guān)和按鍵進(jìn)行測試，確保數(shù)字溫度計(jì)的調(diào)整功能能夠正常發(fā)揮。第二，對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的調(diào)整范圍進(jìn)行確定，確保所有的數(shù)據(jù)都是透明的，不存在任何質(zhì)量問題。總而言之，工作人員在對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行檢定之前，需要先對(duì)其外觀進(jìn)行科學(xué)合理的檢查，確認(rèn)沒有任何損壞之后，再正式開始后續(xù)的檢定操作。

6.2 基本誤差檢查

針對(duì)數(shù)字溫度計(jì)基本誤差的檢查，需要注意以下幾方面：

首先，對(duì)檢定部位進(jìn)行確定。如果數(shù)字溫度計(jì)是第一次檢定，其頂點(diǎn)應(yīng)當(dāng)確保測程在5 點(diǎn)以上。如果客戶有特殊需求，也可以適當(dāng)?shù)卦黾訖z定點(diǎn)。但是，無論檢定點(diǎn)有多少，都需要確保檢定點(diǎn)的位置處于主分度線、整十點(diǎn)與整百點(diǎn)上。另外，如果數(shù)字溫度計(jì)已經(jīng)投入使用，且經(jīng)過多次檢定，那么其檢定點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在整十點(diǎn)和整百點(diǎn)位置上均勻布置。如果是50°，測程應(yīng)當(dāng)至少有3 點(diǎn)。針對(duì)檢定點(diǎn)的設(shè)置，要對(duì)其檢測范圍的上限點(diǎn)與下限點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)置，其他的檢定點(diǎn)應(yīng)當(dāng)均勻的布置在整十點(diǎn)和整百點(diǎn)上。

其次，預(yù)熱與調(diào)節(jié)。如果數(shù)字溫度計(jì)使用AC 電源，在正式檢定之前需要進(jìn)行15min 以上的預(yù)熱處理。如果是外部調(diào)零或者調(diào)滿度的數(shù)值溫度計(jì)，不僅要對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱處理，還要對(duì)其進(jìn)行徹底的加工處理[5]。在正式開始檢定之后，既不能對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的零位和滿度值進(jìn)行調(diào)節(jié)，也不能對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行加工處理。

再次，在對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行檢定的時(shí)候，需要采用比較法處理，將數(shù)字溫度計(jì)中的溫度傳感儀插入恒溫槽內(nèi)，然后再將測試值與規(guī)定溫度計(jì)示值進(jìn)行比較。需要注意的是，在對(duì)恒溫槽進(jìn)行選擇的時(shí)候，要確保恒定溫度與測定點(diǎn)之間的溫差在0.2℃以內(nèi)。

最后，在對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行檢定的過程中，需要使用標(biāo)準(zhǔn)汞溫度計(jì)，需要對(duì)各個(gè)溫度計(jì)上的零點(diǎn)變化進(jìn)行關(guān)注。如果發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)位置變化比較明顯，那么在測量過程中，為了減小誤差，需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)公式予以有效的應(yīng)用。工作人員在正式使用溫度計(jì)之前，對(duì)基本誤差進(jìn)行科學(xué)合理的檢查，才能夠避免明顯溫度誤差的出現(xiàn)。

6.3 波動(dòng)

在這一環(huán)節(jié)，需要對(duì)溫箱的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保數(shù)字溫度計(jì)的溫度適中處于測程的80%以內(nèi)。10min 內(nèi)，每隔1min，要對(duì)數(shù)字溫度計(jì)上的顯示數(shù)值讀取一次。然后，對(duì)它的波動(dòng)幅度進(jìn)行計(jì)算。在整個(gè)檢定過程中，將數(shù)字溫度計(jì)呈現(xiàn)測值的一半作為波動(dòng)量，數(shù)字溫度計(jì)體現(xiàn)的測值一半，就是其能夠分辨的范圍。如果數(shù)字溫度計(jì)的分辨率比較高，其分辨率應(yīng)當(dāng)在兩個(gè)范圍內(nèi)。波動(dòng)量的判定，需要以波動(dòng)偏差的中位數(shù)為依據(jù)[6]。所以，在數(shù)字溫度計(jì)使用過程中，需要對(duì)其波動(dòng)幅度進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上將數(shù)字溫度計(jì)的分辨范圍確定下來，為后續(xù)的操作打好基礎(chǔ)。這樣，可以提升整個(gè)檢定過程的精準(zhǔn)度。

6.4 絕緣電阻

如果環(huán)境溫度在15 ℃～35 ℃，環(huán)境的相對(duì)濕度在45%～75%之間，那么數(shù)字溫度計(jì)的電源絕緣電阻、輸入設(shè)備的絕緣電阻以及輸出設(shè)備的絕緣電阻，都應(yīng)當(dāng)在20M 以上。數(shù)字溫度計(jì)的電源開關(guān)應(yīng)當(dāng)處于接通狀態(tài)。工作人員需要每一個(gè)線路末端的按鍵進(jìn)行合理的處理。如果數(shù)字溫度計(jì)的電源電壓在50V～500V 之間，那么應(yīng)當(dāng)將500V 的直流電壓作為絕緣電阻[7]。在對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行測試的過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，要保持?jǐn)?shù)字溫度計(jì)的狀態(tài)穩(wěn)定5 秒以上，再進(jìn)行絕緣電阻數(shù)值的讀取。

6.5 絕緣強(qiáng)度

當(dāng)環(huán)境溫度在15 ℃～35 ℃，環(huán)境的相對(duì)濕度在45%～75%之間的時(shí)候，需要對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)，例如電源、輸入、輸出等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)環(huán)境溫度約20℃，相對(duì)濕度約50%時(shí)，數(shù)字溫度計(jì)的電源、接地端子等施加頻率為50Hz 的試驗(yàn)電壓，確保1min 之內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)飛弧或者擊穿問題[8]。數(shù)字溫度計(jì)的電源開關(guān)處于接通狀態(tài)時(shí)，每一回路的末端都會(huì)出現(xiàn)短路問題。利用耐壓測試儀進(jìn)行測試。在測試過程中，測試電壓要從零開始增加，直至增加到規(guī)定的測試電壓值，增加速度要平穩(wěn)，誤差要控制在10%以內(nèi)。

7 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字溫度計(jì)是一種操作非常便捷的溫度檢測儀器，可以對(duì)物體和環(huán)境的溫度進(jìn)行測量，在中國各大實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院以及工廠等場合有著廣泛的應(yīng)用。為了保證數(shù)字溫度計(jì)的使用性能和使用安全，需要對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行定期的檢定，并加強(qiáng)檢定結(jié)果準(zhǔn)確性的控制。