工作用廉金屬熱電偶現場校準數據處理方法探討

梅現均

(國防科技工業5012二級計量站，重慶400023)

1 數字式多路測溫儀的特點

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

傳統方法用數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。

數字式多路測溫儀針對測溫優化設計，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一標準，1977年發布了IEC(出版物)584-1-1977《熱電偶第一部分:分度表》對8種熱電偶規定用英文字母代表，以后又發布了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 傳統的數據處理方法

工作用廉金屬熱電偶現場校準主要依據兩個國家檢定規程:一是JJG 351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規程》，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的數據處理方法與JJG 351-1996中的數據處理方法一致。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，數據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 簡化后的數據處理方法

利用數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場校準數據處理過程。將標準器和被校廉金屬熱電偶同時連接到數字式多路測溫儀的不同通道上，并對通道參數進行合理設置，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。

如果數字式多路測溫儀帶有通道間數據統計功能，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方法得以明顯簡化。

5 結束語

應用數字式多路測溫儀可以簡化工作用廉金屬熱電偶現場校準數據處理，這種方法也可用于標準恒溫槽、環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］國家質量技術監督局.JJG 351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程［S］.北京:中國計量出版社，1996.

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