一體化溫度變送器校準方法初探及不確定度評定

李金華 馮彬

摘要：一體化溫度變送器具有非常多的優點，在側面攪拌結構、局部保溫和強化散熱等技術方面能夠有效提高溫場性能，有利于提高測量數據的準確性。通過一體化溫度變送器校準方法系統的確定，可以有效解決一體化溫度變送器在實際工作中的數據處理問題和線路連接問題，減少干擾因素的影響，從而有效提高檢測工作質量和效率。

關鍵詞：一體化溫度變送器;校準方法;不確定度評定

一體化溫度變送器主要是依靠溫度測量技術和電子技術進行結合所形成的溫度控制技術，能夠將溫度變量轉化為可傳送的輸出信號儀表，一體化溫度變送器的主要用于工業生產過程中對溫度參數的控制和測量，一體化溫度變送器在使用過程中可能會存在不確定度的影響，找出不確定度的影響因素，提出相關的解決對策，能夠有效提高一體化溫度變送器的校準精度，進而提高工業生產中對溫度測量和控制標準，常見的一體化溫度變送器可以分為熱電阻和熱電偶兩種類型。

1一體化溫度變送器校準系統的設計

1.1總體設計

一體化溫度變送器校準系統主要包括標準恒溫槽、多路數據采集裝置、標準鉑電阻溫度計以及計算機等。在進行控制過程中標準恒溫槽采用PID控溫，能夠將工作區域的溫度控制在所設定的溫度點，多路數據采集裝置將標準鉑電阻溫度計進行連接，為一體化溫度變送器提供24伏的直流電源，計算機為主要的控制元件，利用計算機接口實現標準恒溫槽和多路數據采集裝置之間的通信功能，可以有效實現溫度變送器的校準系統。

1.2校準系統的硬件設計

一體化溫度變送器校準系統可以提供標準的恒溫槽，在該恒溫槽中設有兩組PID控溫系統，能夠有效實現高溫和低溫之間的有效切換，從而確恒溫槽的穩定性。另外，恒溫槽有外部通信接口，能夠和計算機的控制程序進行連接，實現自動溫度控制。利用PWM技術，可以將220度交流電源轉化為24伏直流電源，為一體化溫度變送器提供動力來源。在進行測量過程中采用24位AD芯片的測量模塊進行電阻測量和電流測量，測量的精確數可達7位，能夠有效滿足一體化溫度變送器的測量要求。并且，該硬件設計能夠有效實現人機互換的通訊模式，不僅可以單獨使用，還可以進行聯機使用，提高校準系統的靈活性。

1.3校準系統的軟件設計

在確保一體化溫度變送器各個功能組件正常運行的狀態下，計算機能夠對標準恒溫槽進行溫度控制，利用標準鉑電阻溫度計能夠有效實現監測工作區域的溫度誤差和穩定性，依靠測量數據能夠判斷工作區域是否符合相關標準，如果工作區的溫度不符合要求，需要進行溫度控制，如果工作區域的溫度符合要求，則需要依據多路數據采集裝置對鉑電阻溫度計的監測數據進行錄入。當數據采集結束以后，判斷溫度點是否滿足校準目標，如果出現需要校準的溫度點，則會進入校準過程，當所有溫度點校準完成以后，依靠裝置系統軟件，進行數據處理并形成相應的校準記錄。軟件系統的設定能夠直觀的反映出工作區域的溫度變化情況，并且該校準軟件系統的操作方法較為簡單，計算機頁面顯示簡潔。

2校準裝置

一體化溫度變送器校準裝置包括計算機、標準鉑電阻溫度計和恒溫槽。將標準鉑電阻溫度計和一體化溫度變送器放置于工作區域內，計算機依靠校準溫度點對工作區域內的溫度進行控制，標準鉑電阻溫度計對工作區域內的溫度進行實時監測，當工作區域內的溫度滿足條件時讀取相應的測量數據。

2.1基于側面攪拌結構的恒溫工作區域

恒溫工作區域內的側面攪拌結構主要是依靠扇葉轉動可以有效增加攪拌結構的攪拌力度，從而有效提高恒溫工作區域的性能指標。另外，攪拌結構會安裝在工作腔體的側面，可以有效擴展工作腔體的深度，從而有效解決溫度計測量儀器的插入深度不足。

2.2局部溫度控制和強化散熱

一體化溫度變送器校準裝置將多種功能模塊形成高度集中，并集成于同一便攜式恒溫槽內，可以有效解決工作區域內介質溫度對測量儀表的影響。一體化溫度變送器在恒溫區域進行保溫措施，可以有效控制恒溫工作區對外的熱傳遞。另外，除去局部保溫技術減少高溫介質向外的散熱，利用一體化溫度變送器校準裝置進行強化散熱措施，在一體化恒溫變速器恒溫槽的底部安裝散熱風扇，頂部安裝排風口，可以將恒溫槽內的余熱進行排除。

3校準方法及不確定度分析

為了能夠說明一體化溫度變送器校準系統能夠滿足日常的校準工作，選擇配有Pt100的鉑熱電阻傳感器、測量范圍保持在0到100攝氏度、測量精度在0.5級、輸出電流為4到20mA的一體化溫度變送器校準為研究對象，進行不確定性研究及分析。

3.1校準方法

將鉑電阻溫度計和一體化溫度變送器一起插入恒溫槽中，利用計算機多路采集監控系統，進行實時檢測和處理，顯示出合格的鉑電阻溫度計溫度值和一體化溫度變送器的電流值。

3.2不確定度來源

（1）鉑熱電阻溫度計引入的不確定度：第一，鉑熱電阻溫度計本身的自然效應所以引起的不確定度;第二，鉑熱電阻溫度計穩定性引入所造成的不確定度;第三，數字多用表在運行過程中所引起的不確定度。

（2）一體化溫度變送器引入的不確定度：第一，數字電流表在使用過程中的誤差引入的不確定度;第二，數字電流表的分辨力波動造成的不確定度;第三，恒溫槽溫場溫差造成的不確定度;第四，一體化溫度變送器重復測量值造成的不確定度。

4結束語

通過對一體化溫度變送器校準裝置的分析以及評定，可以看出一體化溫度變送器在工業溫度控制領域的應用非常廣泛，隨著校準業務的不斷增長，該校準裝置能夠有效解決一體化溫度變送器在實際工作中線路連接復雜、數據處理程序繁瑣等相關問題，減少在測量過程中干擾因素的影響，有效提高檢測工作的質量。

參考文獻

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