摘要:溫度變送器多用于工業(yè)領(lǐng)域溫度信號(hào)的采集和傳輸,信號(hào)的精度會(huì)監(jiān)控造成較大的影響,需要定期對(duì)溫度變送器進(jìn)行檢定。很多溫度變送品檢測(cè)裝置的體積和重量都比較大,檢定數(shù)據(jù)結(jié)果受到人為因素影響較大。本文對(duì)熱電阻溫度變送器原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行敘述,并對(duì)溫度變送器檢定辦法進(jìn)行深入地分析,#后對(duì)溫度變送器整體校驗(yàn)要求進(jìn)行探討,對(duì)制定出科學(xué)合理的溫度變送器檢定辦法提出建議,可以更好地滿足溫度變送器現(xiàn)場檢定要求,可以更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。
隨著溫度變送器應(yīng)用范圍變得更加廣泛,檢定業(yè)務(wù)也變得繁重起來。對(duì)溫度變送器進(jìn)行現(xiàn)場檢測(cè)定需要的儀器設(shè)備較多,攜帶起來十分不便,線路比較復(fù)雜,檢定數(shù)據(jù)較多,檢定結(jié)果會(huì)受到人為因素影響較大。
1 熱電阻溫度變送器
利用熱電阻元件測(cè)量溫度,是依據(jù)半導(dǎo)體電阻值會(huì)跟著溫度的改變而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在溫度測(cè)量過程中,半導(dǎo)體數(shù)值的變化會(huì)通數(shù)據(jù)線輸入到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中,溫度測(cè)量現(xiàn)場與監(jiān)測(cè)裝置相互之間的距離較遠(yuǎn),需要對(duì)導(dǎo)線電阻值進(jìn)行修正。受到季節(jié)因素的影響,溫度采集數(shù)值修正的要求也有差異。這就對(duì)需要實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和高精度測(cè)量提出了更高的要求,為了解決該問題,會(huì)把測(cè)量電阻和溫度變送器共同進(jìn)行裝配,采用溫控儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量儀表把熱電阻產(chǎn)生的阻值變化,轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信號(hào) 4 ~ 20mA或通訊信號(hào),可以有效地防止由于通信線路過長而產(chǎn)生的測(cè)量誤差,可以有效地提高測(cè)量精度,從而為用戶使用帶來很大便利,具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
2 溫度變送器檢定辦法
(1)熱電阻溫度變送器一種整體裝置,可以對(duì)熱電阻以及溫度變送器分別進(jìn)行檢定,從而滿足現(xiàn)場使用精度要求,也可把熱電阻溫度變送器整體進(jìn)行校準(zhǔn)?蛇x用一支標(biāo)準(zhǔn)熱電阻元件,溫度測(cè)量量程 0 ~ 100℃,再采用溫度變送器實(shí)現(xiàn)與熱電阻元件的匹配,再配置溫度為 20 ~ 300℃的恒溫場和冰點(diǎn)槽,具體配置如圖 2 所示。
對(duì)溫度變送器和熱電阻分別進(jìn)行檢定,之后進(jìn)行安全裝合后投入到溫度場內(nèi),之后把獲取到的測(cè)量值與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較。然后,對(duì)熱電阻溫度變送器實(shí)現(xiàn)全面的校驗(yàn)。把溫度測(cè)量儀表存入標(biāo)準(zhǔn)溫度場內(nèi),利用熱電阻元件來對(duì)溫度場具體溫度進(jìn)行測(cè)量,變送器裝置會(huì)把電阻數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào),對(duì)輸出電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,換其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值,并與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)顯示的數(shù)值進(jìn)行比較,從而檢定熱電阻以及溫度變送器,A 級(jí)的鉑熱電阻可測(cè)量 20-100 度區(qū)間,誤差為 ±(0.15+0.002)。當(dāng)溫度為 0 時(shí)的電阻值為 100.1 度,100 度時(shí)電阻值為 138.71度,α 為 0.00386,熱電阻檢定結(jié)果可以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)需求。0.5 級(jí)溫度變送器,可以測(cè)量 0 ~ 100 度的溫度區(qū)間,誤差為 ±0.5%,溫度變送器檢定結(jié)果(表 1)可以達(dá)到性能指標(biāo)需求。把兩者組裝之后存放到標(biāo)準(zhǔn)溫度場內(nèi),把測(cè)量溫度與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行比較(表 2),溫度變送器檢定數(shù)據(jù)見表 3,熱電阻溫度變送器檢定之后在標(biāo)準(zhǔn)溫度場與二等準(zhǔn)水銀溫度進(jìn)行比較分析數(shù)據(jù)見表 4 所示。
對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出,如果單對(duì)溫度變送器以及熱電阻進(jìn)行檢定,組合裝配使用之后溫場測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)溫度有著較大的差別,進(jìn)行全面校驗(yàn)后測(cè)量數(shù)據(jù)和溫度場真實(shí)溫度較為相近,為熱電阻溫度變送器整體校準(zhǔn)創(chuàng)造了前提,必須保證溫度變送器和熱電阻滿足儀表技術(shù)需求。
(2)為了使校準(zhǔn)結(jié)果達(dá)到很高的精度,需要在進(jìn)行檢定時(shí)對(duì)溫度變送器、熱電阻和標(biāo)準(zhǔn)器等形成的誤差進(jìn)行消除。對(duì)熱電阻誤差消除方面,需要使檢定的熱電阻達(dá)到要求的插入深度,如果深度值達(dá)不到要求,那么就會(huì)形成測(cè)量誤差。為了避免深度因素產(chǎn)生的誤差,需要把鉑電阻溫度變送器插入深度減去感溫元器件長度,使其達(dá)到以金屬保護(hù)管長度的 15 ~ 20 倍,或者是非金屬保護(hù)管長度的 10 ~ 15 倍。比如,把直徑尺寸為 6mm 鉑感溫電阻投入 80℃的空氣浴內(nèi),插入深度和鎧裝電阻直徑比超過某數(shù)值時(shí),可以有效地減少插入深度帶來的誤差。熱電阻溫度變送器應(yīng)用的熱電阻元件會(huì)配有套管,保護(hù)管尺寸越小,則會(huì)達(dá)到理想的檢定結(jié)果,否則,檢定數(shù)據(jù)就會(huì)受到更大的影響?梢詫(duì)溫度測(cè)量儀表的選型提供前提,也就是在同樣的性價(jià)比條件下,熱電阻溫度變送器套管不可以過粗。比如,檢定三只直徑尺寸分別為 6、8 和 12mm 熱電阻溫度變送器,從保護(hù)管直徑而導(dǎo)致的誤差數(shù)值中可以發(fā)現(xiàn),如果直徑尺寸越小,那么在檢定時(shí)就會(huì)形成更小的誤差。
從標(biāo)準(zhǔn)器選用對(duì)誤差的影響方面,在對(duì)熱電阻溫度變送器進(jìn)行全面檢定,應(yīng)該關(guān)注熱電阻溫度計(jì)保護(hù)管對(duì)數(shù)據(jù)采集造成的影響,盡量采用水浴溫度場。如果溫場裝置采用攜帶式爐體,需要在溫場套管中填入導(dǎo)熱硅脂,可以提高數(shù)據(jù)校驗(yàn)效率和精度。除此之外,干式爐具備空氣浴特點(diǎn),無法達(dá)到很高的精度,利用干式爐裝置作為標(biāo)準(zhǔn)溫場,需要標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)校驗(yàn)溫場實(shí)際溫度,對(duì)被檢定儀表輸出進(jìn)行調(diào)整。如果需要檢定較多的溫度變送器,與檢定實(shí)驗(yàn)室距離不遠(yuǎn),可應(yīng)用熱電阻全自動(dòng)檢定系玄參,可以達(dá)到很快的檢定速度,內(nèi)置的處理器可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理,從而可以對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換在內(nèi)的誤差進(jìn)行檢定。從溫度變送器部分影響誤差消除方面來看,在進(jìn)行整體校驗(yàn)以前,應(yīng)該使電動(dòng)溫度變送器輸出信號(hào)達(dá)到檢定規(guī)程的要求。
3 溫度變送器整體校驗(yàn)要求
鉑電阻與變送器接線方式有二線制、三線制和四線制。二線制電阻配線較為便捷,但引線電阻會(huì)帶來附加誤差。對(duì)精度測(cè)量要求較高時(shí),需要有用四線制方式,可以避免內(nèi)部引線電阻形成的誤差,也可以消除連接誤差。
當(dāng)前,沒有頒布整體校驗(yàn)熱電阻溫度變送器的檢定規(guī)范,為了保證溫度變送器可以按著規(guī)定進(jìn)行檢定,應(yīng)該編制檢定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,明確適用的目的和范圍,對(duì)校準(zhǔn)條件和技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)定,對(duì)校準(zhǔn)的具體項(xiàng)目、辦法和流程做出說明,并對(duì)如何實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理確定描述。在對(duì)熱電阻溫度變送器存在的故障進(jìn)行檢查,應(yīng)該對(duì)變送器部分和熱電阻部分進(jìn)行系統(tǒng)、全面地檢查。如果存在故障,需要更換相應(yīng)元件進(jìn)行更換,或者重新進(jìn)行裝配合后再進(jìn)行調(diào)試,滿足使用要求后再次進(jìn)行檢定。
4 結(jié)語
綜上所述,溫度變送器的檢定對(duì)于獲取到準(zhǔn)確的溫度信號(hào)至關(guān)重要,檢定工作人員需要對(duì)熱電阻溫度變送器原理進(jìn)行了解,制定出科學(xué)合理的溫度變送器檢定辦法,滿足整體校驗(yàn)各項(xiàng)要求,從而為工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行服務(wù)。