論溫控儀表現場計量時的誤差來源及其解決辦法

摘要：現場計量溫控儀表方式是目前工業生產中最常用的溫度測量控制方式，它的優點是不需要拆卸探頭、操作簡單、計量所需時間短等。溫控儀表現場計量時的誤差即溫控儀表顯示的數值與待校點溫度值之間的差額。出現這種誤差的原因有：溫度校驗儀的因素、信號線的因素、補償溫度不同、儀表選型不當、溫度設定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素、外界干擾等。其中，溫度校驗儀引起的誤差可以忽略不計，而其他引起誤差的原因都可以在通過一些辦法來減小或消除，這些方法主要包括：合理選擇信號線、補償溫度替換、儀表的合理選擇、溫度設定值的準確設定溫度傳感器（即熱電偶）經常測量固定溫度點時減少誤差的方法、定期檢定溫控儀表。

關鍵詞：溫控儀表現場計量誤差解決方法

1 溫控儀表及計量方法

溫度是工業生產中重要的工藝參數之一，溫控儀表廣泛應用于造紙、塑料制品、冶金、化工、食品加工、線纜等工業生產中，在設備加熱系統中，溫控儀表起到了至關重要的作用，它可以對設備加熱系統進行溫度控制，正確執行工藝參數。

一般，溫控儀表采用的原理是溫度補償原理，按測溫方式的不同，溫控儀表可以分為接觸式和非接觸式兩種；按控制方式的不同，可分為動圈式溫控儀表和數顯溫控儀表。接觸式儀表可靠、測量精度高，但是其相對較簡單，不能測量高溫，并且會出現測溫延遲現象；非接觸式溫控儀表主要通過熱輻射原理測量溫度，其特點是測溫范圍廣、反應速度快，但是相對測量誤差較大。

溫控儀表與熱電偶（或熱電阻）組成的溫度測量控制系統的計量方式主要有六種：現場計量溫控儀表、現場整體計量溫度測量控制系統、實驗室計量溫控儀表、實驗室計量溫控儀表探頭、現場計量溫控儀表和實驗室計量溫度探頭、實驗室計量溫控儀表和實驗室計量溫度探頭。與實際情況最相符的是第二種——現場整體計量溫度測量控制系統，但是由于這種計量方式需要的成本高、需要滿足的條件多，而第一種現場計量溫控儀表不需要拆卸探頭、操作簡單、計量所需時間短，所以現場計量溫控儀表得到了廣泛應用。

2 溫控儀表現場計量時的誤差來源

溫控儀表在現場測量時，主要采用標稱電量法。溫控儀表現場計量時的誤差即溫控儀表顯示的數值與待校點溫度值之間的差額。出現這種誤差的原因有：溫度校驗儀的因素、信號線的因素、補償溫度不同、儀表選型不當、溫度設定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素、外界干擾等。

溫度校驗儀的因素。溫度校驗儀的計量標準雖然要高于普通標準，但是還是會存在一定的誤差，但是這種誤差極小，幾乎可以忽略不計。

信號線的因素。信號線因素是指由于信號線自身的電阻能夠產生分壓，從而造成計量誤差的現象。這種誤差的測量可以通過兩個公式一張分度表計算。首先是I=U標/（R信+R溫），其中I表示閉合電路的電流，U標表示溫度校驗儀輸出的標稱電壓，R信表示信號線的電阻，R溫表示溫控儀表的輸入電阻。第二個公式是U溫=R溫×I，其中，U溫為經過信號線的分壓。根據這兩個公式計算出U溫后，對照分度表，得出誤差值。

補償溫度不同。補償溫度不同是指由于溫控儀表中溫度補償器（或溫度補償電路）與溫度校驗器中溫度補償器的補償溫度不同所產生的誤差。在現場計量過程中，熱電偶的測量端一般都放置在待測環境中，其接觸的溫度為待測環境的溫度。而參考端卻多采用室內溫度。

儀表選型不當。在選擇儀表時，如果儀表的型號不符合要求或者儀表精度不滿足要求，都會造成現場測量時的誤差。

溫度設定值不合理。溫度設定值不合理會直接影響工藝參數的執行，造成誤差。

溫度傳感器（即熱電偶）因素。熱電偶具有測量精度較高、測量范圍較廣、構造簡單、使用方便等優點，但是在使用過程中，熱電偶仍會產生一些誤差，這些誤差主要來源于其補償導線安裝不當，接反補償導線的正負極；熱電偶拆卸和安裝過程中觸碰偶絲或補償導線，或者由于潮濕等原因，使得導線局部短路；熱電偶的分度號選擇不正確；熱電偶沒有及時清潔，有落灰等現象；熱電偶感應電壓與信號線屏蔽地，使得信號受干擾。

外界干擾。有時由于溫控儀表自身抗干擾能力降低或者是外界電場電磁場等的干擾，造成溫控儀表現場計量時的誤差。

3 溫控儀表現場計量時誤差的解決方法

在上述溫控儀表現場計量誤差來源中，因溫度校驗儀產生的誤差可以忽略不計，而其他的誤差來源是可以通過一些方法來解決，這些方法主要包括：合理選擇信號線、補償溫度替換、儀表的合理選擇、溫度設定值的準確設定溫度傳感器（即熱電偶）經常測量固定溫度點時減少誤差的方法、定期檢定溫控儀表等。

合理選擇信號線。根據公式I=U標/（R信+R溫）、U溫=R溫×I以及分度表，我們可以得知，如果要把誤差控制在一定范圍之內，只需要信號線的電阻值滿足一定條件即可。

補償溫度替換。我們可以用溫控儀表溫度補償元件補償的電壓值代替由分度表查得溫度校驗儀所處環境溫度對應的電壓值來減少誤差。

儀表的合理選擇。在選擇溫控儀表過程中，應選擇精度等級、測量范圍等滿足測量要求的儀表，在選擇儀表過程中，主要考慮：溫控儀表的精度等級、穩定程度、靈敏度、分辨率；溫控儀表的操作方法、自動化程度；溫控儀表的抗干擾能力；溫度儀表的溫控范圍等。溫控儀表的上述規格應與測量對象的情況相符合。

溫度設定值的準確設定。應認真按照工藝參數，設定好溫度設定值。

溫度傳感器（即熱電偶）經常測量固定溫度點時減少誤差的方法。如果溫度傳感器（即熱電偶）經常測量固定溫度點，那么可以在熱電偶測量端處于這一固定溫度點時，將熱電偶的接線盒拆開，使用標準毫伏表測量熱電偶的溫差熱電勢，再使用標準溫度計測量熱電偶接線盒周圍環境的溫度，用分度表查出該溫度下的溫差熱電勢，把熱電偶與該溫度下的溫差熱電勢相加，用分度表查出相應溫度，然后查看溫控儀表的顯示溫度，兩者之差可以通過對溫控儀表定位器的調節（或者對溫控儀表修正參數的修改）來消除。

定期檢定溫控儀表。應該定期對現場使用的溫控儀表進行校驗或者定期到計量部門檢定溫控儀表。這主要是消除由于溫控儀表本身不合格造成的誤差。

其他方法。加強操作規范的培訓，按照流程正確操作，消除因為操作不規范引起的誤差。盡量消除一些外界的干擾，如采用屏蔽線接地等。

4 結語

溫控儀表現場計量的誤差來源有很多種，如：溫度校驗儀的因素、信號線的因素、補償溫度不同、儀表選型不當、溫度設定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素、外界干擾等。而溫控儀表現場計量誤差的存在會影響工藝參數的執行，從事影響工業生產的產品質量等，所以在現場計量時，我們應該采取一些方法，盡量減少溫控誤差，使溫控儀表現場計量最大化地為生產或實驗服務。

參考文獻：

[1]陳濤.溫控儀表的偏差原因分析[J].科技信息，2010，5:87.

[2]梁滿兵.溫控儀表現場計量時的誤差分析[J].廣州化工，2009，7：127-129.

[3]管保光.溫控儀表在使用中應注意的問題[J].中國計量，2004，6:58.

[4]管保光.測溫控控制儀表控溫偏差原因淺析與對策[J].計量與測試技術，2005，2:19.