探討便攜式熱工儀表檢定儀的設計原理及示值誤差檢定方法

陳蒙蒙

摘 要：便攜式熱工儀表檢定儀作為一種新型的熱工儀表檢定裝置，具有操作方便、讀數準確、攜帶方便和體積小等特點。探討了便攜式熱工儀表檢定儀的設計原理及示值誤差檢定方法，以供參考。

關鍵詞：熱工儀表；檢定儀；設計原理；檢定方法

中圖分類號：TH81 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.112

文章編號：2095-6835（2016）20-0112-01

便攜式熱工儀表檢定儀又稱為檢定儀，是一種新型的熱工儀表檢定裝置，主要由我國研制而成。便攜式熱工儀表的操作非常簡便，能夠準確地讀取數據，且體積小、方便攜帶，提升了檢定的效率和質量。內部配備了相應的電勢正負轉換開關，方便了修理與零位檢定。

1 A/D轉換器的雙積分式工作原理

雙積分式A/D轉換器的使用主要是利用自身雙積分式，把需要檢測的電壓變成一個時間間隔，然后通過A/D轉換器的雙積分式將持續時間和需要檢測的電壓平均值形成正比例。一旦使用的計數器測量時間間隔，就能夠在顯示器上直接讀取被測電壓的平均值。在輸入電路中輸入被測電壓Ux作用于電子開關，然后利用控制器讓電子開關連接Ux端，借助積分器對Ux端進行采集，讀取Ux積分。邏輯控制電路將采樣指令發出以后，將采樣時間T1變成固定值，同時，通過控制器將門開啟，時鐘脈沖經過檢定儀的計數器后，讀取時鐘脈沖信息數據，并作好記錄。一旦計數器計滿，脈沖輸出溢出來后就會通過控制器，對標準電壓UR進行反向積分。如果積分器輸出數值回到0電平時，檢零比較器的輸出信號就會通過控制器將門關閉，這時時鐘脈沖計時數據就會形成被測電壓的數字量。另外，為了有效解決便攜式熱工儀表檢定儀末尾數字跳字與穩定性的問題，使用高質量積分電容和高精度電阻對變壓器進行初、次級屏蔽，實現模擬、數字化的分離，然后將RC濾波器安裝在信號輸入端上，并使用帶有靜電屏蔽儀器外科屏蔽整個電子線路，為便攜式熱工儀表檢定儀測量精度的穩定性提供保障。

2 示值誤差檢定方法

2.1 具體方法

從原理角度來分析，便攜式熱工儀表檢定儀是一種常用的電子式儀表，具有自身特殊性，所以可按照直流數字電壓表的檢定規程來檢定。直流數字電壓表的誤差檢定方法一般直流標準電壓發生器法、標準儀和比較法等。所以，在檢定過程中，可根據相關的標準設備與被檢儀器級別來選取符合的檢定方法。

基于上述設計原理和準確度為0.05級可知，在檢定過程中，可選擇使用直流標準儀器法來測量示值誤差。其工作原理主要是通過直流電位差計UJ51與被檢檢定儀表對同一個電壓進行測量，然后根據獲得的數據對實際值進行測量，以此檢定示值誤差。由于檢定儀所需要的電阻率較高，所以，可以使用直流電位差計對檢定儀進行檢定，此時直流電位差計相當于直流標準電壓源，從電壓源中的電壓端輸入標準電壓信號，再進行檢定。如果直流電位差計輸入標準電壓UN后，可使用讀取盤來讀取數據信息，當被檢檢定儀讀取數據顯示為Ux時，便攜式熱工儀表檢定儀按照檢定規程計算，其基本誤差為：

△=±（a%Ux+b%Um）. （1）

式（1）中：Ux為檢定儀顯示值；Um為滿刻度值；a為級別精確度；b為與滿刻度值相關的誤差系數。

在檢定過程中，必須注意以下事項：①必須使用0.01以上準確度較低的電勢直流電位差計，方便檢定儀測量上限小于使用的直流電位差計對上限進行檢定，確保直流電位差計第一個十進盤中數據信息大于0示值。同時，測量盤的最小步進值低于檢定儀的靈敏度，為檢定提供保障。②檢定之前，必須做好預熱調零的準備工作。③在檢定過程中，如果直流電位差計檢流計靈敏度較低，可適當放置放大器，以此提升直流電位差計檢流計的靈敏度。④及時檢查設備的屏蔽和接地措施是否完善，防止受到共模和串模的干擾，排除泄露電流的影響因素。⑤在各個量程中均勻選擇10個檢定點檢定示值誤差，確保上升下降測量各1次。

2.2 實例分析

以Pt100型智能數顯調節儀為例，測量點溫度300 ℃，精度為±0.5%FS，對測量結果的誤差不確定度進行分析。數學建模為：

Δt阻=t1阻+t2阻. （2）

式（2）中：Δt阻為儀表絕對誤差值；t1阻為儀表的實際顯示值；t2阻為標準器實際顯示值。

靈敏度系數公式為：

uC阻2=cl阻2ul阻2+c2阻2u2阻2. （3）

在公式（3）中，cl阻=?△/ ?t1阻=1，c2阻= ?△/ ?t2阻=-1.

由于被測表為數字顯示測量儀器，經過計算，u1阻≈0.037 ℃，Pt100型熱電阻時準確度為0.1 ℃，測溫探頭對環境溫度準確度為0.2 ℃，呈均勻分布，則u2阻不確定度在0.058～0.115 ℃之間。以t2阻的標準對u2阻的不確定度進行評定，u2阻≈0.13 ℃。

通過上述計算可知，以便攜式校驗儀器作為標準器，檢測Pt100型智能數顯調節儀，精度為±0.5%FS。當測量點環境溫度為300 ℃時，測量誤差結果不確定度為0.13 ℃。因此，校準環境條件是對熱工儀表校準影響較大的因素。在檢定儀工作過程中，需對環境溫度進行調控，盡量將誤差值縮小在最小范圍內。

3 結束語

綜上，便攜式熱工儀表檢定儀是一種新型的熱工儀表檢定裝置，通過對其設計原理和示值誤差檢定方法進行分析，必須從多個科學角度出發，使用先進設備完善檢定儀，以此提升檢定儀的精確度，讓便攜式熱工儀表檢定儀在計量檢定與工業生產中充分發揮自身的優勢。

參考文獻

[1]魏東.數字式測溫儀表檢定儀的設計原理及檢測方法[J].工業計量，2010，20（5）：39-41，44.

[2]張紅光.數字式測溫儀表檢定儀示值誤差的不確定度評定研究[J].信息通信，2012（2）：29-30.