工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場校準數(shù)據(jù)處理方法探討

梅現(xiàn)均

(國防科技工業(yè)5012二級計量站，重慶400023)

1 數(shù)字式多路測溫儀的特點

在溫度測量領域，用數(shù)字式多路測溫儀替代數(shù)字多用表作為電測儀器已成為一種趨勢。

傳統(tǒng)方法用數(shù)字多用表測溫存在以下缺點:無內置溫標，不能直接顯示溫度;②電量測量量程與溫度測量量程匹配性不好;③通道少，不能滿足多通道測溫的要求;無電流換向功能，不支持三線電阻測量，不能滿足熱電阻測溫要求;沒有考慮熱電偶冷端補償;存在大量與測溫無關的冗余功能。

數(shù)字式多路測溫儀針對測溫優(yōu)化設計，具有以下特點:內置ITS-90等溫標，可直接顯示溫度;針對測溫范圍進行量程優(yōu)化，可以獲得比較高的測量準確度;適合于標準熱電阻、工作用熱電阻、標準及工作熱電偶、熱敏電阻等多種溫度傳感器類型;具有多路溫度測量;針對熱電阻測溫要求進行特殊設計，內置電流換向功能，支持三線電阻測量，限制工作電流以減少自熱影響等;針對熱電偶測溫要求，考慮冷端補償問題，提供內部測溫、外部測溫、外部手動輸入等多種冷端補償解決方案;針對測溫應用設計，更為緊湊小巧。

2 國際標準化熱電偶簡介

20世紀70年代初，熱電偶的分度表逐步走向國際統(tǒng)一標準，1977年發(fā)布了IEC(出版物)584-1-1977《熱電偶第一部分:分度表》對8種熱電偶規(guī)定用英文字母代表，以后又發(fā)布了IEC(出版物)584-2-1989《熱電偶第二部分:允差》，1990年實行ITS-90國際溫標以后，1995年IEC又對原國際標準作了修訂，發(fā)布了新的IEC 584-1-1995《熱電偶第一部分:分度表》。［1］這8種國際標準化分度號分別為:S型、R型、B型、K型、N型、J型、E型、T型。其中，前3種為貴金屬熱電偶，后5種為廉金屬熱電偶。在8中國際標準化熱電偶系列中，S型熱電偶測量準確度最高，穩(wěn)定性最好，在我國常作為標準熱電偶用于量值傳遞;K型熱電偶具有線性度好、熱電動勢較大、穩(wěn)定性和均勻性較好、價格便宜等特點，是目前用量最大的廉金屬熱電偶;T型熱電偶是一種最佳的測量低溫的的廉金屬熱電偶。

3 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法

工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場校準主要依據(jù)兩個國家檢定規(guī)程:一是JJG 351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》，適用于K型、N型、J型、E型熱電偶校準;一是JJG 368-2000《工作用銅—銅鎳熱電偶檢定規(guī)程》，適用于T型熱電偶校準。校準結果為校準點對應的溫度修正值［2-3］。

JJG 368-2000的數(shù)據(jù)處理方法與JJG 351-1996中的數(shù)據(jù)處理方法一致。基本步驟為:

1)計算校準點對應的熱電動勢值

式中:et為校準點對應的熱電動勢值;e被為被校熱電偶在校準點附近測得的熱電動勢平均值;S被為被校熱電偶在校準點的微分熱電勢;Δt檢為校準點溫度與實際校準溫度的差值。

2)計算校準點對應的熱電動勢誤差

式中:Δe為校準點對應的熱電動勢誤差;e分為被校熱電偶分度表在校準點的熱電勢值。

3)計算校準點對應的溫度誤差

4)計算校準點對應的溫度修正值

可見，為了得到溫度修正值這個校準結果，數(shù)據(jù)處理過程是比較復雜的，特別是標準器為標準鉑電阻溫度計時。

4 簡化后的數(shù)據(jù)處理方法

利用數(shù)字式多路測溫儀的內置溫標轉換功能，可以顯著地簡化工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場校準數(shù)據(jù)處理過程。將標準器和被校廉金屬熱電偶同時連接到數(shù)字式多路測溫儀的不同通道上，并對通道參數(shù)進行合理設置，使各通道顯示對應的溫度值，可以由定義直接得到最終需要的溫度修正值，即

式中:x為被校熱電偶在校準點的溫度修正值;t標為標準器在校準點附近的實測溫度值;t被為被校熱電偶在校準點附近的實測溫度值。

如果數(shù)字式多路測溫儀帶有通道間數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，將某一字段設置為標準器通道減去被校熱電偶通道，可以直接得到溫度修正值。如FLUKE的1560，2640等數(shù)字式多路測溫儀就具有此功能。

如果需要給出被校熱電偶在校準點的熱電動勢值，可由式(6)計算，即

這種算法相對于傳統(tǒng)方法得以明顯簡化。

5 結束語

應用數(shù)字式多路測溫儀可以簡化工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場校準數(shù)據(jù)處理，這種方法也可用于標準恒溫槽、環(huán)境試驗設備的溫場精密測試中。

［1］國防科工委科技與質量司.熱學計量［M］.北京:原子能出版社，2002.

［2］國家質量技術監(jiān)督局.JJG 351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程［S］.北京:中國計量出版社，1996.

［3］國家質量技術監(jiān)督局.JJG 368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程［S］.北京:中國計量出版社，2000.