溫度測量系統現場檢定方法的研究

崔 巍

0 引言

溫度測量系統應用廣泛，被大量應用于電廠、建材、煤化工、冶金、供熱、工程機械熱處理、煤質化驗等溫度測控領域。

隨著大同煤礦集團公司產業多元化和現代化管理水平的提高，企業對工業過程測量的準確度要求也越來越高，對檢測數據的準確性、可靠性要求也越來越高。熱電偶、熱電阻與顯示單元作為現場溫度測量的主要儀器設備被廣泛應用。熱電偶、熱電阻與二次溫度儀表或是熱電偶、熱電阻、數據采集系統、信號處理系統與終端顯示單元等一起構成了現場溫度測量系統。熱電偶、熱電阻是測溫單元，輸出信號（熱電偶是電壓（V）、熱電阻是電阻（Ω））經過數據采集、信號處理等環節，最后在顯示單元顯示溫度測量結果（見圖1）。

圖1 現場溫度測量系統

溫度測控在保證產品質量、維護設備正常運行和安全生產中起著重要作用。為了保證生產過程中的工藝控制和監測數據的準確、可靠，并結合使用過程中工況環境和使用環境對熱電偶、熱電阻等儀器設備計量性能的影響，根據《計量法》要求，需要對溫度測量系統的計量性能定期進行有效檢定與校準，確保其計量性能符合生產過程的工藝要求。

1 溫度測量系統現場檢定方法研究

溫度測量系統檢定方法是保證系統正常運轉的有效途徑。

溫度測量系統主要有兩大類，第一類主要由測溫單元-熱電偶、熱電阻與顯示單元-顯示儀表組成；第二類主要由測溫單元-熱電偶、熱電阻，數據處理單元-數據采集、信號處理與顯示單元-顯示終端組成。

傳統的檢定方法是對各分立測量單元分別檢定校準，即對測溫單元、數據處理單元、顯示單元分別進行檢定校準。測溫單元（熱電偶、熱電阻）依據JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規程》、JJG141-2000《工作用貴金屬熱電偶檢定規程》、JJG229-1998《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》的要求進行計量性能檢定與校準；數據處理單元（數據采集、信號處理）依據JJF1048-1995《數據采集系統校準規范》進行計量性能的校準；顯示單元（顯示儀表、顯示終端）依據JJG617-1996《數字溫度指示調節儀檢定規程》、JJG951-2000《模擬式溫度指示調節儀檢定規程》進行計量性能檢定或校準。根據《計量法》和相應的檢定規程要求，各種計量儀器儀表必須依法進行周期檢定或校準。

通常情況下，只對測溫系統的各分立單元依據相應檢定規程進行計量性能的檢定或校準就已經滿足了《計量法》和相應檢定規程的要求。但是只對測溫單元、數據處理單元、顯示單元進行獨立的單元檢定或校準，只能保證各分立單元的計量性能合格，保證測量誤差在檢定規程允許的范圍內，無法得到整個測溫系統的準確度，無法保證整個測溫系統的計量性能合格。只對測溫系統各分立單元的檢定校準，不能簡單地將各分立測量單元示值誤差直接進行代數和運算，所以就無法得到整個測溫系統的示值誤差，無法對整個溫度測量系統的計量性能進行評定，在實際工作中時常出現溫度測量值超允許誤差范圍的現象。因此，經過分析研究與試驗，提出了溫度測量系統綜合檢定校準的方法。

溫度測量系統綜合檢定校準就是分別對各分立測量單元（系統各組成部分）依次進行檢定校準，合格后再對系統整體進行檢定校準，即采用先分立檢定、后整體檢定的方法對溫度測量系統進行綜合檢定校準，對溫度測量系統計量性能進行綜合評定。

系統整體檢定校準方法就是將現場溫度測量系統看作是一個整體，在測溫單元的輸入端輸入標準溫度信號，不考慮熱電偶、熱電阻輸出信號及數據采集、信號處理過程，直接在顯示單元讀取溫度測量系統示值（見圖2）。

圖2 溫度測量系統檢定校準原理

通過對測溫系統的綜合檢定或校準，既可以得到各分立測量單元的示值誤差，又可以明確得到整個測溫系統的準確度，從而保證測溫系統的整體計量性能。

與傳統的檢定方法不同，該方法是在測溫系統分立單元分別檢定校準的基礎上，提出了溫度測量系統整體檢定校準，從而得出了溫度測量系統綜合檢定校準的方法。

2 總體性能指標

（1）各分立單元的分別單獨檢定校準仍使用原來的標準設備，即300℃～1 300℃標準溫度源、測量范圍300℃～1 300℃一等鉑銠10-鉑熱電偶標準裝置及準確度0.02 級、測量范圍0.01 Ω～11 111.11 Ω 的ZX25a 型直流電阻箱和準確度0.05 級、測量范圍－3 mV～110 mV 的SR501 型測溫儀表檢定儀。

（2）溫度測量系統整體檢定校準只需要準確度2等的300℃～1 300℃標準溫度源，可檢定校準0.5 級及以下測溫系統。

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

3 溫度測量系統現場檢定方法的應用

截至目前，已在若干現場溫度測量系統的檢定中采用了綜合檢定校準的方法，檢定結果完全滿足JJG617-1996《數字溫度指示調節儀檢定規程》、JJG951-2000《模擬式溫度指示調節儀檢定規程》的要求及使用單位的要求。

該測溫系統檢定方法明確了溫度測量系統的準確度，保證了測溫系統的整體計量性能，提高了測溫系統檢測數據的準確性和可靠性，保證了設備正常運行與產品質量。

對在檢定周期內的溫度測量系統進行示值校準時，可以只采用測溫系統整體校準的方法進行校準，就可得到整個溫度測量系統的示值誤差。另外，在現場環境或條件不利于測量系統的拆卸、不能長時間停產進行各分立單元校準時，也可以只采用測溫系統整體校準的方法進行整體校準。

4 結語

（1）該檢定校準方法操作簡便，檢定精度高，在同行業中具有極高的推廣價值。

（2）該檢定校準方法可以應用到其他以傳感器或是變送器為測量元件的測控系統的現場檢定校準。