JJF 1664-2017溫度顯示儀表校準(zhǔn)規(guī)范解讀

凌彥萃 熊智淳 陳旭 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

溫度顯示儀表是一種工業(yè)過程測量儀表，其作用在于將工業(yè)過程中的溫度信息轉(zhuǎn)換成適合于可觀察的形式，通常以指針、色帶、光柱的位移或偏轉(zhuǎn)角的大小來表示溫度的高低，也有用數(shù)字或圖形直接表示被測對象的溫度量值[1]。廣泛應(yīng)用在冶金、化工、航天航空、機械、輕工、制造業(yè)、食品、醫(yī)療、檢測、科研等溫度測量領(lǐng)域，是量大面廣的計量器具[2-4]。

已有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范溫度顯示儀表產(chǎn)品的制造，并有多部檢定規(guī)程在出廠檢定和計量監(jiān)督管理中起到重要作用，但由于該計量器具大多使用在工業(yè)現(xiàn)場，需要通過現(xiàn)場校準(zhǔn)達(dá)到量值溯源的目的。目前國際建議中除歐盟頒布的校準(zhǔn)指南EURAMET/cg-11/v.01 Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement，尚未見相關(guān)的出版物。為統(tǒng)一校準(zhǔn)方法，有必要盡快制定溫度顯示儀表的校準(zhǔn)規(guī)范，以滿足在各種應(yīng)用場合溫度顯示儀表的量值溯源，并與國際相關(guān)的校準(zhǔn)指南保持一致。為此，2017年11月20日，JJF 1664-2017《溫度顯示儀表校準(zhǔn)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）發(fā)布，并于2018年2月20日實施。《規(guī)范》增強了現(xiàn)場校準(zhǔn)的可操作性，滿足目前的校準(zhǔn)需求。根據(jù)《規(guī)范《實施后各行業(yè)、各部門咨詢反饋的意見，對《規(guī)范》進(jìn)行深入解讀，并對執(zhí)行過程中需要注意的問題進(jìn)行闡述。

1 《規(guī)范》主要內(nèi)容解析

1.1 《規(guī)范》的制定依據(jù)和適用范圍

《規(guī)范》是按照J(rèn)JF 1071-2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》要求編寫的；其中不確定度按照J(rèn)JF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》進(jìn)行評定。校準(zhǔn)方法參考了JJG 617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀》、JJG 951-2000《模擬式溫度指示調(diào)節(jié)儀》和EURAMET/cg-11/v.01 Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement，等效采用其溫度顯示儀表部分的校準(zhǔn)原則、要求和不確定度評定。

《規(guī)范》適用于接受熱電偶、熱電阻等傳感器信號或溫度變送器輸出信號的溫度顯示儀表，包括工業(yè)過程測量系統(tǒng)中溫度顯示部分的校準(zhǔn)。除了單一測量功能的顯示儀表外，工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中顯示單元逐漸被數(shù)字和圖形直接表示的顯示器所代替，因此，溫度顯示部分的量值溯源自然包含在《規(guī)范》的適用范圍內(nèi)。顯示方式概括為兩類，模擬顯示和數(shù)字顯示，需選擇各自合適的校準(zhǔn)方法。

1.2 計量特性

《規(guī)范》對溫度顯示儀表允許示值誤差的表述方式做了描述。溫度顯示儀表的最大允許誤差通常用量程的±a%表示（其中a為準(zhǔn)確度等級）。數(shù)字溫度顯示儀表的準(zhǔn)確度等級有0.1級、0.2級、0.5級、1.0級等（見JJG 617-1996第4章）。模擬溫度顯示儀表的準(zhǔn)確度等級有0.5級、1.0級、1.5級、2.5級和4.0級等（見JJG 951-2000第4章）。

由溫度顯示儀表計量特性確定一項校準(zhǔn)項目為示值誤差即儀表的示值與輸入的標(biāo)準(zhǔn)值之差，另一項為安全性能檢查即絕緣電阻。對于220 V交流供電的溫度顯示儀表在常溫下金屬外殼（或接地端子）與輸入端子之間、金屬外殼（或接地端子）與電源端子之間的絕緣電阻不小于20 MΩ。24 V直流供電的溫度顯示儀表可不進(jìn)行絕緣電阻的測量。

控制特性不是溫度顯示儀表的計量性能，故控制性能的檢查不列入規(guī)范的編制。

1.3 校準(zhǔn)方法

數(shù)字溫度顯示儀表示值誤差的校準(zhǔn)方法參照J(rèn)JG 617-1996中輸入被測點標(biāo)稱電量值的測量方法和歐盟的“校準(zhǔn)指南”，以多次測量結(jié)果平均值計算示值誤差。因為數(shù)字溫度顯示儀表的分辨力給測量帶來死區(qū)，校準(zhǔn)時不采用JJG 617-1996中的尋找轉(zhuǎn)換點法，必須通過輸入被測點標(biāo)稱電量值方法測出被測點溫度顯示儀表示值所涵蓋的輸入信號范圍，從而計算測量點的最大誤差，作為判定溫度顯示儀表是否合格的依據(jù)。而校準(zhǔn)規(guī)范是在同一輸入信號的條件下，通過重復(fù)測量的結(jié)果計算平均值，并分析示值的分散性，以測量平均值和測量不確定度的形式表述測量結(jié)果。因此，校準(zhǔn)時采用輸入被測點標(biāo)稱電量值法，通過重復(fù)測量將儀表的分辨力作為測量不確定度的一個分量是合理的。

模擬溫度顯示儀表示值誤差的校準(zhǔn)方法參照J(rèn)JG 951-2000中全量程儀表和偏差指示儀表分別規(guī)范校準(zhǔn)方法，采用“對準(zhǔn)被測看標(biāo)準(zhǔn)”方法，避免發(fā)生估讀誤差，減小測量不確定度。考慮到現(xiàn)場校準(zhǔn)的特點，在滿足目標(biāo)不確定度條件下可以采用輸入被測點標(biāo)稱電量值估讀儀表示值的比較方法。對偏差指示儀表的重復(fù)測量，需每次重新設(shè)定溫度后進(jìn)行測量。

《規(guī)范》適用于工業(yè)現(xiàn)場對溫度顯示儀的校準(zhǔn)，增加模擬溫度功能輸出校準(zhǔn)方法，與現(xiàn)有類似規(guī)程有一定區(qū)別，詳見表1。

表1 JJF 1664-2017與現(xiàn)有類似規(guī)程對比表

2 《規(guī)范》執(zhí)行中應(yīng)注意的問題

2.1 范圍

由于溫度顯示儀表屬于溫度二次儀表，輸入信號為模擬熱電阻或熱電偶的電阻、電壓或標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)過程信號，因此，接受直流電壓或電流過程信號，顯示非溫度單位，如液位、壓力或相對濕度等的二次儀表可參照本《規(guī)范》進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.2 校準(zhǔn)條件

校準(zhǔn)條件包括校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器、配套設(shè)備和校準(zhǔn)環(huán)境條件。為了使測量結(jié)果具有盡可能小的不確定度，需要建立一種較優(yōu)越的環(huán)境條件，降低環(huán)境因素對標(biāo)準(zhǔn)器帶來的附加誤差。

2.3 參考標(biāo)準(zhǔn)器

校準(zhǔn)時所需的標(biāo)準(zhǔn)儀器及配套設(shè)備可從表2中選擇。選用的原則為校準(zhǔn)時由標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備引入的擴展不確定度U（k=2）應(yīng)盡可能小，以滿足委托方對校準(zhǔn)工作的要求。其中，溫度校準(zhǔn)儀是用于校準(zhǔn)（檢定）溫度顯示儀表的一種新型計量標(biāo)準(zhǔn)器，正在逐漸取代原有的實驗室測量儀器，進(jìn)入現(xiàn)場校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器行列。

表2 參考標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

參考標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備表中列入“溫度校準(zhǔn)儀——標(biāo)準(zhǔn)信號輸出作為校準(zhǔn)接受過程信號二次儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號源”。《規(guī)范》在校準(zhǔn)方法中明確了采用溫度校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)的具體方法。

2.4 關(guān)于校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)和復(fù)校時間間隔

《規(guī)范》在校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)中的描述采用了JJF 1071-2010中規(guī)定的內(nèi)容。其中“校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明”中給出了具體要求：應(yīng)給出每個被測點溫度對應(yīng)的輸出平均值或折算成溫度值（也可以用相應(yīng)的誤差形式出現(xiàn)），以及相應(yīng)的擴展不確定度和包含因子。如各被校點的擴展不確定度相差不大，可以取最大的代替。

復(fù)校時間間隔以自定為原則，但應(yīng)不超過一年。

3 結(jié)語

《規(guī)范》制定考慮到溫度顯示儀表使用量大面廣的現(xiàn)狀，綜合數(shù)字和模擬兩種顯示方式，分別給出相應(yīng)校準(zhǔn)方法和不確定度評定實例。《規(guī)范》的發(fā)布與實施增強了現(xiàn)場校準(zhǔn)的可操作性，滿足了目前和一定時期內(nèi)溫度顯示儀表校準(zhǔn)工作的需求。