溫控儀表現場計量誤差分析

秦濤

摘要：隨著我國工業的迅速發展，人們對工業儀表儀器計量精確度的要求越來越高，這使得儀表儀器設備生產和設計標準逐步提升。溫控儀表是重要的現場計量工具，它的計量精確度對工業生產具有重要影響，導致溫控儀表在進行現場計量時出現誤差的來源有許多種，我們一定要利用有效方法，盡可能的減少溫控誤差出現概率，使溫控儀表的現場計量工作最大化的服務于生產。

關鍵詞：溫控儀表；現場計量；誤差分析；

導言：

溫控儀表是工業生產和管理時經常運用的計量溫度的工具，溫控儀表在現場溫度計量工作中具有重要作用。然而實際現場計量時，溫控儀表常受信號線及溫度校驗儀的影響，知識計量結果存有偏差，嚴重影響計量質量。所以，研究溫控儀表誤差問題具有重要意義。

一、溫控儀表現場計量概況

現場計量的溫度儀表類型主要有四種，其中雙金屬與壓力式類型的溫度計的主要功能就是對現場溫度進行準確的測量，而熱電阻與熱電偶類型的溫度計，除了具有上述功能之外，也能夠對溫度進行有效的控制，也就是說，它能夠按照現場需要來調節溫度，不會使溫度出現過高或者過低的現象，但是這種類型的溫度計要想真正的發揮這兩項功能，還需要一個輔助的設備那就是溫控儀表。這四種類型溫度計，后兩種比較常用，后兩種溫度計與溫控儀表組合在一起就成為一個相對比較完善的溫度測量控制系統，該系統的使用方式有很多種，其中比較常見的有6種，但是這6種中最適合使用的是現場整體測量的方式。但是其使用范圍并不廣，這主要是因為使用這種方式的成本有些企業承擔不起，而計量條件相比較而言還不算成熟，最重要的是有些企業并不重視這種計量方式。因為在現場計量時，熱電阻與熱電偶類型的溫度計存在比較明顯的劣勢，其中最嚴重的就是其探頭比較容易腐蝕，需要頻繁進行更換，而且這兩種類型的溫度計都安裝在管道上或者其他密閉性比較好的容器上，如果需要將其拆卸下來，不僅會影響管理與容易的密閉性，還會影響生產效率，如果更換的時間比較長，甚至會產生嚴重后果，所以一般在現場最普遍的使用計量方式是現場計量溫控儀表的方式。

二、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。

三、溫控儀表現場計量誤差分析

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、溫度設定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素等。

1.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，但還是會存在一定的誤差，這種誤差極小，幾乎可以忽略不計。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

四、解決溫控儀表計量誤差的方法

經過分析溫控儀表計量誤差的來源，可以得知溫度校驗儀引起的誤差非常小，可以將其忽略，其他因素引起的誤差，可以采取一些措施進行消除或降低。

1.解決信號線的電阻分壓問題

正常情況下，分度表標準電壓是可以知道的，信號線電阻與溫控儀表電阻能夠利用歐姆表進行測量而得出。如：動圈式溫度調節儀輸入電阻是200歐姆，所以，能夠按照電壓和電流計算公式：電流=電壓/電阻，來求得溫控儀表標準電壓，指導溫控儀表標準電壓后，在利用分度表，分析并計算標準溫度值。合理選擇信號線對控制溫控儀表溫差具有重要作用，實際選擇過程中，可以充分利用公式U溫=I*R溫、I=U標/（R信+R溫），將信號線電阻滿足一定條件，來控制誤差在較小范圍內。

2.解決溫度補償導致的誤差

一般情況下，利用將參考端所在室的室溫與溫差電勢相加之和所對應的毫伏數，就可以準確看出溫控儀測量端實際溫度。溫控儀參考端室溫和溫差電勢相加之和是利用電路顯示在數字溫度指示儀上的，這個所利用的電路也叫參考端的補償電路。補償電路的種類有很多，補償電路運用的熱敏補償元件種類也有很多。其工作原理都是把熱敏補償元件裝設在熱電偶的接線端周圍，用補償元件測量溫度高低，進而控制補償電路的輸出電壓，最終實現補償的目的。在動圈式儀表和熱電偶相配套的電路里，通常運用參考端溫度補償器，它的工作原理和數字指示儀參考端補償電路相同。

3.合理選擇儀表

在選擇溫控儀表時，要選取測量范圍和精度等級都能滿足實際測量要求的儀表。選擇儀表過程中，全面考慮溫控儀表的穩定程度、溫控范圍、分辨率、精度等級、操作方法、靈敏度、自動化程度、抗干擾能力等。所選溫控儀表的這些規格一定要和實際測量對象情況相符。

4.定期檢查溫控儀表

溫控儀表在長時間運用以后，很容易受各種外界因素影響，致使自身測量精確度下降。所以，工作人員要定期檢查與校驗溫控儀表，從而保證儀表自身計量質量，最終降低溫控儀表在現場計量時出現誤差率。

結語：

綜上所述，可知溫控儀表在現場計量時總是不可避免的會出現誤差，但是這種誤差并不是來自于溫控儀表自身，因為在溫控儀表設計與制造時，都是經過層層把關，而且在制造完成之后，還要進行高標準的測量，所以其誤差主要是因為計量過程中，相關人員要引起注意。

參考文獻：

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