ISOTECH溫度校驗爐應用于氣象溫度計量的性能探討

黃小靜，鄭亮，李曉紅

ISOTECH溫度校驗爐應用于氣象溫度計量的性能探討

黃小靜，鄭亮，李曉紅

（四川省氣象探測數據中心，四川 成都 610072）

ISOTECH溫度校驗爐是一種快速控溫、操作方便的多功能便攜式溫度計量輔助設備，其提供的干體爐和攪拌液槽功能可以作為溫度計量的恒溫槽。為了檢驗ISOTECH溫度校驗爐干體爐和攪拌液槽的性能，與傳統WLR-30D型恒溫槽進行氣象溫度傳感器檢定結果對比。結果表明，該裝置提供的溫度計量恒溫環境具有較好的性能，可以作為大型恒溫槽之外的一種恒溫環境備選方案。

ISOTECH溫度校驗爐；溫度傳感器；自動氣象觀測；恒溫環境

1 前言

溫度是自動氣象觀測關鍵要素之一。為了保證溫度數據的準確性和完備性，需要按照相關檢定規程和校準方法對自動氣象站鉑電阻溫度傳感器進行計量。恒溫槽是溫度計量的關鍵配套設備，為計量過程提供所需的精確恒溫環境。恒溫槽的性能直接影響了檢定結果的可靠性。檢定規程中對恒溫槽的性能技術要求有嚴格規定。ISOTECH溫度校驗爐是一種新型快速控溫、工作范圍寬、操作方便的多功能便攜式溫度計量輔助設備，如圖1所示。其提供的干體爐和攪拌液槽功能可以作為氣象用溫度傳感器計量的恒溫槽[1-2]。ISOTECH溫度校驗爐既可以采用絕對計量傳感器，也可以采用比對方法。其應用的范圍很廣，接觸式和非接觸式的溫度傳感器都可以使用，比如雙金屬溫度計、壓力式溫度計、表面溫度傳感器、水銀玻璃溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度傳感器等。然而，其在氣象用鉑電阻溫度傳感器的計量工作中應用還較少[3]。WLR-30D型恒溫槽由湖州唯立儀表廠生產，已廣泛應用于各省溫度計量實驗室多年，具有精密的控溫能力和穩定的恒溫性能。本文在溫度傳感器工作溫度范圍內，將ISOTECH溫度校驗爐與傳統WLR-30D型恒溫槽進行對比，以作為推廣使用的參考。

圖1 ISOTECH溫度校驗儀

2 對比方法

為了檢驗使用ISOTECH溫度校驗爐干體爐和攪拌液槽檢定溫度傳感器的計量結果，特設計了與WLR-30D液體恒溫槽對比的試驗。干體爐試驗中，隨機從庫房取了5只WZP1型地溫傳感器作為被檢傳感器；攪拌液槽試驗中，隨機從庫房取了5只HMP155型氣溫傳感器（溫濕一體）作為被檢傳感器。

兩個檢定過程中，其自帶的溫度指示值僅僅作為溫度控制的參考，均無法作為標準值，而是外接型號為SWJ-KB的同一溫度標準器，以其讀數作為標準值。傳感器和標準器讀數均使用實驗室配備的3MS數據采集系統自動讀取和存儲，檢定點為：﹣30 ℃、0 ℃、20 ℃、50 ℃。環境條件按規程要求，溫度在15～30 ℃范圍內，濕度在30%RH～80%RH范圍內，電測設備符合相應的環境要求。

數據讀取和處理方法嚴格按照《JJG（氣象）002—2015氣象用鉑電阻溫度傳感器》檢定規程進行，對被檢傳感器在兩種恒溫環境的整體合格情況以及示值誤差的偏差進行了計算和分析。

試驗時，被檢傳感器首先在WLR-30D恒溫槽中做檢定，然后在ISOTECH溫度校驗爐中進行檢定。干體爐作為恒溫槽時，將金屬套管放入校驗井中。攪拌速度控制應設到OFF位置。被檢溫度傳感器插入套管合適的孔中，標準器插入合適的孔中。攪拌液槽作為恒溫槽時，將液體容器放入校驗井，容器內裝入合適的液體。試驗中，0 ℃以上的檢定點使用水，0 ℃以下的檢定點使用酒精，液體裝到距容器頂部25 mm處。當液體隨溫度變化收縮或膨脹時，注意調整液位。攪拌速度控制設為ON，并調到中間位置。將攪拌速度設到一個以往實驗得到的經驗參考狀態。被檢傳感器探頭被放入液體中，被檢探頭支架和傳感器引導架兩個附件可用來支持溫度傳感器。

3 對比結果

3.1 干體爐

對比試驗得到的檢定結果如表1所示，涵蓋5支WZP1型地溫傳感器在﹣30 ℃、0 ℃、20 ℃、50 ℃4個檢定點的示值誤差。根據檢定規程計量性能要求，自動氣象站溫度傳感器用于地溫測量的測量誤差應滿足：最大允許誤差±0.3 ℃（﹣50～80 ℃）。從試驗結果中可以看出，干體爐和WLR-30D恒溫槽兩個的檢定結果在所有檢定點的示值誤差都在±0.3 ℃范圍內，也就是說被檢傳感器在干體爐中是否合格的判定結果與WLR-30D恒溫槽一致。為了進一步對比兩種恒溫環境對檢定結果的影響，對傳感器在兩種恒溫環境中的示值誤差在各個檢定溫度點的偏差進行了統計。在干體爐中檢定與在WLR-30D恒溫槽中檢定得到的5支傳感器在4個檢定點偏差極值，在50 ℃檢定點最大，為0.05 ℃；在﹣30 ℃檢定點最小，為0.02 ℃；0 ℃和20 ℃均為0.03 ℃；整體偏差較小。

表1 干體爐與WLR-30D液體恒溫槽對比結果

示值誤差WZP1合格數偏差極值/℃ 傳感器1傳感器2傳感器3傳感器4傳感器5 ﹣30 ℃WLR-30D﹣0.10﹣0.02﹣0.06﹣0.03﹣0.0850.02 干體爐﹣0.080.00-0.03-0.02﹣0.105 0 ℃WLR-30D﹣0.090.12﹣0.040.01﹣0.0450.03 干體爐﹣0.060.14-0.06﹣0.01﹣0.045 20 ℃WLR-30D﹣0.060.160.040.060.0850.03 干體爐﹣0.060.140.020.090.055 50 ℃WLR-30D﹣0.080.02﹣0.02﹣0.02﹣0.1150.05 干體爐﹣0.130.00﹣0.07﹣0.05﹣0.115

3.2 攪拌液槽

對比試驗得到的檢定結果如表2所示，涵蓋5支HMP155型氣溫傳感器（溫濕度一體）在﹣30 ℃、0 ℃、20 ℃、50 ℃4個檢定點的示值誤差。根據檢定規程計量性能要求，自動氣象站溫度傳感器用于氣溫測量的測量誤差應滿足：最大允許誤差±0.2℃（﹣50～50 ℃）。

從試驗結果中可以看出，攪拌液槽和WLR-30D恒溫槽兩個的檢定結果在所有檢定點的示值誤差都在±0.2 ℃范圍內，也就是說被檢傳感器在攪拌液槽中是否合格的判定結果與WLR-30D恒溫槽一致。

為了進一步對比，兩種恒溫環境對檢定結果的影響，對傳感器在兩種恒溫環境中的示值誤差在各個檢定溫度點的偏差進行了統計。在攪拌液槽中檢定與在WLR-30D恒溫槽中檢定得到的5支傳感器在4個檢定點偏差極值，在50 ℃檢定點最大，為0.06 ℃；在﹣30 ℃、0 ℃、20 ℃檢定點均為0.03 ℃；整體偏差較小。

表2 攪拌液槽與WLR-30D液體恒溫槽對比結果

示值誤差HMP155合格數偏差極值/℃ 傳感器1傳感器2傳感器3傳感器4傳感器5 ﹣30 ℃WLR-30D+0.01﹣0.030.07﹣0.04﹣0.1150.03 攪拌液槽+0.04﹣0.010.10﹣0.03﹣0.105 0 ℃WLR-30D0.050.040.160.03﹣0.0250.03 攪拌液槽0.060.070.130.050.005 20 ℃WLR-30D0.050.070.150.030.0150.03 攪拌液槽0.070.080.180.03﹣0.015 50 ℃WLR-30D0.060.030.110.02﹣0.0450.06 攪拌液槽0.020.000.050.01﹣0.015

4 小結

本文通過與傳統WLR-30D型恒溫槽進行檢定結果對比，對ISOTECH溫度校驗爐的性能進行了探討。

對比結果表明，被檢傳感器在ISOTECH溫度校驗爐的干體爐、攪拌液槽中的檢測結果與WLR-30D中一致，且與WLR-30D示值誤差偏差極值集中在0.03 ℃，最大也只有0.06 ℃，性能差距不大。因此，ISOTECH溫度校驗爐具有較好的控溫和恒溫能力，可以作為大型恒溫槽之外的一種恒溫環境備選方案。然而，其干體爐和攪拌液槽的規格限制了可檢定的傳感器的尺寸和數量，適用于有匹配預留孔的傳感器的少量計量。另外，本次試驗傳感器的型號不全、數量有限，下一步準備在傳感器型號、數量和使用狀態等方面進行更全面的對比。

［1］張繼培.溫度計量技術進展近況［J］.上海計量測試，2002，29（1）：4-9.

［2］張建敏，羅昶，呂文華.氣象計量測試指南［M］.北京：中國計量出版社，2011.

［3］任燕，王錫芳，孫嫣，等.溫度傳感器檢定數據統計分析［J］.氣象科技，2016，44（1）：19-22.

P414.53

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.068

2095－6835（2019）16－0154－02

〔編輯：張思楠〕